1900年，克羅地亞物理學家泰斯拉提議，可利用回波現象設計無線電探測儀。1904年，德國工程師許爾斯邁爾研制出航海用的自動探測儀並申請了專利。他的這個探測儀，可以說是雷達的前身，但它不能測出待測物體到探測儀的距離及移動方向。1922年，美國海軍實驗員泰勒和楊根據壹次實驗中的偶然發現推測，大的金屬體會阻攔或反射短波無線電信號。於是，他建議海軍在兩艘巡洋艦上分別裝上無線電發射機和接收機，供在大海航行時搜索敵艦用。
1930年6月，泰勒和楊的同事海蘭在進行高頻無線電定向實驗時再次發現，如果上空有飛機飛過，他的無線電信號就會受到嚴重的幹擾。由此他建議海軍采用發射定向無線電波束的方法來搜索遠方的敵機。
30年代，美國、英國、法國、荷蘭和德國等國家對探測飛機的雷達進行了研究。很難分清誰是首創者，因此有人把它稱為是壹種“同時的發明”。
1934年，英國物理學家沃森·瓦特帶領壹批科學家，利用無線電技術對大氣層進行科學考察。他們使用的儀器有無線電發射機、接收機和陰極射線管。壹天，當他們正對著陰極射線管的熒光屏觀察時，沃森·瓦特發現有壹串小亮點，這引起了他的註意。經過多次試驗發現，這些亮點是從附近壹幢大樓反射回來的電磁波信號。沃森·瓦特立即聯想到：既然大樓能反射電波，並在熒光屏上顯示出來，那麽，在遠處空中飛行的飛機不是也能反射電波，並從熒光屏上顯示出來嗎？
1935年1月，沃森·瓦特等人開始進行雷達的試驗、研制工作。他們首先制造出電波的發射裝置與接收裝置，隨後又把全部設備裝在載重汽車上。當試驗飛機從15千米之外起飛，朝載重汽車方向飛來時，汽車上的發射裝置發射出電波，碰到飛機後，電波迅速反射回來，被汽車上的接收裝置接收到。在試驗時，他們可以發現距汽車12千米遠的飛機。
1935年，沃森·瓦特向英國空軍提交了壹篇名為《用雷達探測飛機》的文章，引起政府對軍用雷達的重視。英國物理研究所無線電實驗室在當年研制出使用波長為1.5厘米電磁波的飛機探測雷達裝置——CH系統，探測距離為90千米。同年，法國無線電電子學會，在“諾曼底”號郵船上，安裝了壹臺工作於分米波段的“目標雷達探測器”，這是最早的民用雷達。
為了探尋敵艦和敵機，1935年，美國海軍研究實驗室計劃設計壹種“無線電探測和測距”的裝置，這個裝置英文名稱的縮寫就是RADAR(雷達)。經過壹年努力，設計出可以探尋60多千米範圍內飛機的雷達。
早在1934年4月，美國海軍研究實驗室就開始研究設計脈沖雷達，1936年試制成功。他們還為這種雷達設計出發射機和接收機天線轉換開關，在發射兩個脈沖之間，能自動將天線轉換到接收機上，使收、發機***用天線，減小了雷達的體積，使得有可能把雷達安裝在軍艦上。1937年4月，美國最先為軍艦配備了雷達。1938年，雷達開始用於防空襲。
1938年9月，英國研制的CH雷達系統正式投入使用，部署在英國泰晤士河口附近，可探測到250千米處的飛機。1941年，英國沿海岸線形成了完整的防空雷達警戒網。雷達在戰爭中發揮著越來越重要的作用。