在20世纪20年代和30年代，美国和英国的无线电工程师称：飞过的飞机会使他们的广播信号失真——部分无线电信号被飞机“弹开”了。于是，科学家们意识到这种类型的无线电反射可以成为探测飞机或其他物体如船只或冰山的一种方法。
雷达意为“无线电侦察和测距”，这很好地表达了雷达的功能。雷达探测飞机时，首先发射出高频率的无线电脉冲（微波），然后用接收天线捕捉任何飞机反射回来的无线电信号，微波信号被反射回来的方向就揭示了目标的方向，而且目标的距离可以根据微波从发射和接收所耗的时间计算得出。
1904年，德国工程师克里斯蒂安·侯斯美尔（188l～1957年）发明了一套利用上述原理工作的装置，并取得了专利。他设计了一套利用连续波（非电磁波脉冲）的系统来预警船只在海上可能发生的相撞。1922年，美国华盛顿海军研究实验室的工程师发射的无线电信号越过波拖马可河，并探测到了过往的船只。1938年9月，随着第二次世界大战的迫近，英国沿着东海岸和南海岸建起了一条筑在100米高的塔台上的“本土链”雷达网，这样他们可以监测到320千米以内的敌机。
高频雷达信号需要特殊的电子，早期的雷达发射机上用的是美国物理学家阿尔伯特·赫尔（1880～1966年）在1921年发明的真空管——磁控管。1934年，法国半导体公司（CSF）亨利·古东发明了磁控管的改进版。谐振腔式磁控管利用共振的“腔室”或空腔来产生信号，它是由英国伯明翰大学的两位教授约翰·纳达尔（1905～1984年）和亨利·布特（1917～1983年）于1939年发明的。这种新装置产生的波长可以小到9厘米，雷达利用它可以探测到11千米外的一艘潜水艇的潜望镜。1938年，美国无线电工程师罗赛尔·瓦里安（1898～1959年）兄弟发明了速调管——一种专门用于产生和放大高频电流的可用于雷达的装置。
第二次世界大战结束后，雷达在和平时期找到了更多的用武之地。前苏联天文学家在1962年用雷达探测了水星，并且在1963年探测了火星。美国太空总署（NASA）利用空间轨道探测器测绘地球海底地貌，甚至探测了金星的表面状况。天气预报拓展了卫星雷达的用途，气象站上旋转的雷达可以探测天空各高度的云层、云的种类、移动方向和速度，便于气象专家作出中短期的天气预报。执法部门如交通局可以借助雷达测速的方法来判定汽车是否超速行驶。
随着人类科学技术水平的提高，雷达的应用领域也越来越广泛。科学家们把电子计算机技术与雷达探测功能相结合，开创了雷达应用的广阔前景。