與其它大多數雷達一樣，合成孔徑雷達通過發射電磁脈沖和接收目標回波之間的時間差測定距離，其分辨率與脈沖寬度或脈沖持續時間有關，脈寬越窄分辨率越高。合成孔徑雷達通常裝在飛機或衛星上，分為機載和星載兩種。合成孔徑雷達按平臺的運動航跡來測距和二維成像，其兩維坐標信息分別為距離信息和垂直于距離上的方位信息。方位分辨率與波束寬度成正比，與天線尺寸成反比，就像光學系統需要大型透鏡或反射鏡來實現高精度一樣，雷達在低頻工作時也需要大的天線或孔徑來獲得清晰的圖像。由于飛機航跡不規則，變化很大，會造成圖像散焦。

必須使用慣性和導航傳感器來進行天線運動的補償，同時對成像數據反復處理以形成具有最大對比度圖像的自動聚焦。因此，合成孔徑雷達成像必須以側視方式工作，在一個合成孔徑長度內，發射相干信號，接收后經相干處理從而得到一幅電子鑲嵌圖。雷達所成圖像像素的亮度正比于目標區上對應區域反射的能量。總量就是雷達截面積，它以面積為單位。后向散射的程度表示為歸一化雷達截面積，以分貝( dB) 表示。地球表面典型的歸一化雷達截面積為: 最亮+ 5 dB，最暗－40 dB。合成孔徑雷達不能分辨人眼和相機所能分辨的細節，但其工作的波長使其能穿透云和塵埃。