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El radar 3D permite determinar la distancia y la dirección del radar en tres dimensiones. Además del alcance, el radar bidimensional más común proporciona únicamente el acimut para la dirección, mientras que el radar 3D también proporciona la elevación. Las aplicaciones incluyen el monitoreo meteorológico , la defensa aérea y la vigilancia.
La información proporcionada por el radar 3D ha sido necesaria desde hace mucho tiempo, en particular para la defensa aérea y la interceptación . A los interceptores se les debe indicar la altitud a la que deben ascender antes de realizar una interceptación. Antes de la llegada de los radares 3D de una sola unidad, esto se lograba con radares de búsqueda separados (que proporcionaban alcance y acimut) y radares de detección de altura separados que podían examinar un objetivo para determinar la altitud. Estos tenían poca capacidad de búsqueda, por lo que se dirigían a un acimut particular que primero encontraba el radar de búsqueda principal.
Los radares de haz dirigido dirigen un haz estrecho a través de un patrón de exploración para crear una imagen tridimensional. Entre los ejemplos se incluyen el radar meteorológico Doppler NEXRAD (que utiliza una antena parabólica) y el radar pasivo de matriz de exploración electrónica AN/SPY-1 empleado por los cruceros de misiles guiados de la clase Ticonderoga y otros buques equipados con el sistema de combate Aegis .
Los radares de haces apilados emiten y/o reciben múltiples haces de ondas de radio en dos o más ángulos de elevación. Al comparar las intensidades relativas de las ondas de retorno de cada haz, se puede deducir la elevación del objetivo. Un ejemplo de un radar de haces apilados es el radar de vigilancia de rutas aéreas .