自然界瞬息万变，尤其在炎热的夏天，常常烈日当空，天高云淡；突然，乌云密布，狂风大作，闪电接连不断，暴雨夹带着冰雹，猛烈地冲刷着大地；不久，又晴空万里，碧空如洗。整个过程前后只有几十分钟或个把小时。像这类生成快、移动迅速、范围又只有几十到上百千米的小天气系统，在天气图上有时根本反映不出来。如果用气象卫星去捕捉，就如同用大网捞小鱼。因为整个天气过程，在卫星云图上仅表现为米粒大小的一点云，很容易被忽略。然而，在这种情况下，从下往上扫视的气象雷达却可以大显身手。
雷达是在第二次世界大战中，由英国物理学家阿普顿发明的。
1940年，法国投降以后，英国处于被德国法西斯吞并的危险之中。阿普顿等爱国科学家为保卫祖国，抗击德军入侵，都投身到这场正义战争中。为了打击空中强盗，阿普顿产生了用无线电波进行探测的想法。阿普顿认为：在无线电波中，微波穿透力强，只有在遇到目标物时才会产生反射。根据无线电测距原理，在发射无线电波后，只要能接收到从敌机上反射回来的回波信号并在荧光屏上显示出来，就可以很容易地确定敌机的大小、方位、距离和高度。经过反复实验，世界上第一部雷达研制成功。雷达成为英国防空部队的“千里眼”，使英国空军在一比十的劣势下，屡屡击败不可一世的德国空军。战后，军事评论家认为：“科学使同盟国赢得胜利，而最好的证明就是雷达。”
人们用雷达搜索空中敌机时发现，云、雨和飞机一样也会反射雷达发射的电波，并被雷达显示出来。为了排除“干扰”，雷达技师们绞尽脑汁，不断改进，但收效甚微。然而，这种“干扰”却给气象学家很大的启发。原来，视线以外无法感知的云、雨，可以用雷达来测定。这就促使了大气遥感探测的兴起。所谓遥感探测，就是观测仪器不直接接触被测物体，而在远处通过“波”来测出物体的特性。
气象雷达就是通过对云、雨连续观测，探测云和降水的位置和分布、发生和发展、移动和强度结构等的遥感设备。因此，用气象雷达可以获取雷暴、暴雨、台风、冰雹、龙卷风等灾害性天气的强度、位置及其移动变化情况的资料，并能及时报警。在人工影响天气的工作中，气象雷达能帮助人们选择人工降雨的作业云层，确定作业时机和部位。在人工防雹过程中，气象雷达更是不可缺少，在雨季，通过气象雷达能定量测量降水，估算江河流域的总降水量和洪水流量，为防汛抗洪和水库的调度提供重要依据。
20世纪60年代以来，激光雷达、声雷达相继问世，给气象科学的发展带来了新的活力。激光雷达明察秋毫，不仅可以对大气温度、气压、湿度、风向风速等基本要素进行探测，而且用它可以看到大气中的烟、尘等微小粒子，监测大气环境和火山尘埃。
声雷达是气象雷达中的后起之秀，它和无线电雷达、激光雷达一样，也是由发射、接收和显示三大部分组成。用它可以将低空逆温层、热对流状况等大气结构的图像直接显示出来，并定量测得低空温度和湿度。