De antenne van de neerslagradar zendt een pulsvormig radiosignaal uit dat voor een deel door neerslag wordt weerkaatst. Uit de richting van de antenne en uit de tijd die verloopt tussen het uitzenden van de puls en de ontvangst van de echo's, volgt de positie van neerslaggebieden.
Een beeldscherm toont de gebieden met een landkaart als achtergrond. Verschillende kleuren onderscheiden de lichte en zwaardere neerslag. Een serie radarbeelden met tussenpozen van bijvoorbeeld een kwartier laat zien of de buien zwaarder worden en hoe ze zich verplaatsen.
De informatie wordt gebruikt voor neerslagverwachtingen tot enkele uren vooruit. Zo kan men soms tot op enkele minuten nauwkeurig aangeven wanneer het ergens gaat regenen of wanneer de regen ophoudt.
Het gebruik van de weerradar kwam in de tweede helft van de vorige eeuw tot ontwikkeling. Het KNMI kreeg in 1959 zijn eerste weerradar op de luchthaven Schiphol, in 1962 gevolgd door De Bilt. In de jaren tachtig werden dat digitale radars en sinds 1989 verloopt de waarneming automatisch.
Radarbeelden worden gebruikt door diverse instanties op het gebied van luchtvaart, scheepvaart, recreatie, landbouw, verkeerspolitie en waterstaat. De Nederlandse radargegevens worden sinds 1990 ook opgenomen in een Europees radarbeeld.
In 1996 en 1997 zijn nieuwe radars geïnstalleerd bij de Koninklijke Marine in Den Helder en op de toren van het KNMI in De Bilt. Dankzij dit radarsysteem zijn de beelden een stuk scherper en gedetailleerder geworden.
Sinds 2016 is de radar op de bekende toren in De Bilt niet meer in gebruik. Deze radar is verplaatst naar Herwijnen, naar de voormalige toren van de luchtverkeersleiding. De nieuwe radars in Herwijnen en Den Helder maken deel uit van het Europese radarnetwerk zodat de informatie over de neerslag uitgewisseld kan worden met de omringende landen. De radars zijn uitgerust met de nieuwste technieken waardoor de buien gedetailleerder kunnen worden gevolgd. Het nieuwe systeem is in staat om neerslagsoort en nerslagintensiteit nog beter te onderscheiden.
Dit moderne radarsysteem maakt gebruik van het Dopplereffect. Doppler beschreef in 1842 dat een door een bron uitgezonden trilling anders wordt waargenomen als de bron beweegt. Denk maar aan de verandering van de toon van een sirene van een passerende ambulance. De frequentie neemt toe als de waarnemer beweegt in de richting van de bron en neemt af als hij zich van de bron af beweegt.
Meteoroloog Buys Ballot, de oprichter van het KNMI, heeft het Dopplereffect aangetoond door een proef met een rijdende trein en hoornisten. De trein reed op 3 juni 1845 tussen Utrecht en Maarssen, waarbij de musici en waarnemers met een goed gehoor in de trein en op de perrons stonden.
De Dopplerradar heeft het voordeel dat ook windsnelheden en de windrichting in buien kunnen worden gemeten. De windprofielen van de radar maken het mogelijk om beter te waarschuwen voor zware buien met windstoten.
