微波是一种波长从1毫米到1米之间的电磁波。这种波的方向性很强，可以聚集成一个很窄的波束，定向地向外界发射。这样，它的能量不会分散，而可以集中到一处使用，这就为远距离使用电磁波的能量提供了可能。
微波飞机所用的动力，是通过抛物面型的定向天线，把各个发射站发出的微波集中到一起，对准飞机发射，而且要随着飞机的飞行，地面定向发射天线也要跟着一起运动，以便使微波持续不断地集中到飞行的飞机上。
微波飞机有两种：
一是螺旋桨式微波飞机，它是在飞机上装有半导体整流设备，可以把射来的微波转变为直流电，用直流电驱动电动机旋转，再由电动机带动螺旋桨旋转。
二是喷气式微波飞机，它将接收到的微波直接用来加热喷气发动机的压缩空气，然后从尾管中喷出去。
通常微波飞机的机身后面有一个大圆盘，在大圆盘和两翼下面装有接收微波的天线与一层薄薄的半导体硅整流二极管。当天线接收到微波后，通过半导体硅整流二极管转换成电能。
微波飞机可在距地面15至50公里高的平流层飞行，比一般飞机飞得高，而且可沿固定的路线巡航，因而是无线电通信理想的中继站。如果微波飞机在20千米的高空飞行，搭载在飞机上的通信、电视和广播用的中继器，就可作为覆盖半径为500千米地区的通信中继站使用。
微波飞机还可以起到高性能天线的作用。利用它进行通讯比在地面上建造发射塔效率高，因而发射机输出的能量就可以很小。出租汽车的业务电话、汽车电话和个人用的便携式通话机，都可以利用微波飞机进行通讯。
有的微波飞机上搭载有小型的监视装置，监视地面上半径为500公里地区的情况，如森林火灾、农作物生长情况、高速公路运营状况等。
加拿大美国和日本目前已研制出微波飞机，用作通讯中转站和环境监控。
1991年美国国家宇航局协助加拿大科学家设计了一个地面微波站，这个微波站有世界上最大的发射天线，这个天线可以将微波发射到数万米高的空间。科学家的下一步计划是试制一架无人驾驶飞机，在飞机上装置40马力的直流电发动机，利用微波能量在2万米的高空做3个月的连续飞行。
微波飞机目前还处在研究试验阶段。一旦在技术上取得突破，它是新世纪一种节省燃料和减少大气污染的新型多功能的航行器。