在二战期间雷达首次应用于军事领域。他们试图用无线电光束的反射找到敌机，但由于雨水造成纷乱的反射而影响了他们的计划。当科学家们看到这种混乱情形时，他们却十分兴奋。因为他们找到了一种可以探测云后隐藏物质的一种仪器。几年后，雷达成为研究风暴的标准工具。科学家甚至用雷达，发现了云层上空气流循环和地面上龙卷风旋转的关系。
常规雷达有其局限性，当风暴移动时，雷达观测仪的反射波(微波返回)也会移动，但风暴内部的运动因巨大的白色水滴而大部分消失。但在20世纪50年代，研究人员研制一种新式雷达，叫作多普勒雷达。它可探测云内部的运动，现在，多普勒雷达在提高天气预报能力方面起到重要的作用，可以预测短期强风暴发展的情况。
雷达释放微波，被空中的物质返弹回来。多普勒雷达在反射微波时，可以明察波频中微小的变化。如果一滴雨水射向雷达，它所反射波频就会增加；反之当水滴离雷达越来越远，波频就会下降。这种波频规律是由澳大利亚物理学家多普勒于1842年发现的。他解释为什么火车汽笛在火车开近时声音很大而火车离开时声音减弱的原因。起初，多普勒雷达十分笨重。计算机也无法承担数据的运算过程。到了20世纪70年代，龙卷风研究者们用多普勒雷达测出几次风暴。到了20世纪80年代初，科学家用多普勒雷达群展示暴风雨的三维结构，解释了威胁飞机微爆炸的存在。
多普勒雷达也可帮助气象预报者们测量降雨量。最新的雷达还可对洪水做精确预报。通过对多普勒雷达实行极化，研究人员们可一一辨别出垂直和水平的反射波。它同使太阳镜极化达到消除强光刺激的方法一样。气象专家们依据垂直，和水平波的对比测定雨滴的大小：垂直与水平波返回的比例也依赖雨滴的大小。因为雨滴在变得越来越大时也会变得越来越平。科学家们也可以辨别大雨滴和冰雹，因为冰雹比汉堡包形状的雨滴更圆。
多普勒雷达还在不断完善，发现也不断涌现。自20世纪80年代末，风暴跟踪人员使用便携式多普勒雷达从龙卷风的起始云层中找出形成风的细微变化。自1996年，跟踪者们把雷达带到飓风内部，测出了以前的仪器无法测出的迷人的风旋。新揭示的现象还有待解释。
