天波超視距雷達屬於超遠程搜索雷達，原理是將雷達波發射到高空，它由距地面數百公裡的電離層將其反射回地面進行探測；目標將雷達波反射回電離層，電離層再次反射後信號被接收天線接收，實現對目標的探測；
由於有高空電離層的反射，因此，天波超視距雷達可以探測被地球遮擋的目標，其探測範圍約為900-3500千米，遠遠超過預警機對低空目標400千米的探測範圍。但受電離層反射角度限制，天波雷達無法探測900千米範圍內的目標。
鑑於天波超視距雷探測特點，各國將其部署在本國戰略縱深，保證它與目標區域的距離大於900公裡，實現對目標區的完全覆蓋。
中國首個天波雷達站部署在湖北、河南、安徽三省交界處襄樊市，探測範圍覆蓋整個東南沿海，東到日本東京以南
中國內蒙站X波段有源相控陣雷達對10平方米的目標探測距離為4000公裡
當敵人的中/遠程彈道飛彈發射，飛彈發動機尾焰在大氣層中形成上百公裡的尾跡，尾跡包含大量金屬微粒和燃燒殘餘物，它們很容易被天波雷達探測到。天波雷達如果發現大量此類目標，即可確認對方發動大規模核打擊，核報復將立即啟動。
它用於反航母的時候，首先，我方通過電子偵察衛星、同步軌道光學偵察衛星對深洋海域、港口進行搜索，只要發現可能是航母群的目標後，立即調動低軌道高解析度光學、雷達偵察衛星進行識別——衛星群對航母群的跟蹤從它進入戰區前就開始，不可能確認就打擊；而低軌道衛星的過頂時間很短，由於數量不多，也不可能進行持續跟蹤，因此，被識別出的航母群會再度失蹤……此時，天波雷達就發揮重要作用：它可以對經過衛星識別的航母群進行持續跟蹤，為其它偵察手段進行再次定位識別提供引導。
中國天波雷達的性能類似美國AN/FPS—118雷達：最小探測距離935公裡、最大探測距離3300公裡以上；它可以在24秒內掃描60 的扇形區、探測面積達到530萬平方公裡！它在2000公裡距離的探測誤差為22-105公裡、3000公裡的探測誤差為36-178公裡——它們搭配中國的合成孔徑衛星、光電成像衛星基本覆蓋美國第一、二島鏈的軍事基地！亞太地區的美國航母編隊動向被'全程掌握'！
有消息顯示，中國已在內蒙古建立第二部天波超視距雷達（東京方向）。天波超視距雷達探測半徑約3000千米，第二部將覆蓋整個韓國全境和日本本島，並與第一部在西太平洋交匯。天波超視距雷達、偵查衛星以及預警機/電子偵察機共同構成的預警探測網絡。
加拿大《漢和防務評論》也刊文稱，中國天波超視距雷達已成立了相應的天波旅，目前該旅由解放軍總部直接負責，形成建制後將交予空軍，這也是中國軍事改革的重大組成部分。
結合近期亮相的X波段戰略預警雷達、最新開發彈道飛彈預警衛星等消息，我國應該是正在著手建設國家飛彈防禦系統，用於提前探測美軍洲際彈道飛彈。
在未來戰爭中，我國天波雷達除了反導外，還可以用於對海上高價值目標——航母打擊群——進行持續跟蹤。當前我軍主要通過電子偵察衛星和同步軌道光學偵察衛星對廣闊海域進行搜索，發現可能是航母群的目標，然後調動低軌道高解析度光學和雷達偵察衛星進行識別。
在絕大多數情況下，對航母群的跟蹤從它進入戰區前就開始，不可能剛確認就進行打擊。而低軌道衛星的過頂時間很短，由於數量不多，也不可能進行持續跟蹤，因此被識別出的航母群會再度失蹤。
天波雷達可以對經過衛星識別的航母群進行持續跟蹤，為其它偵察手段進行再次定位識別提供引導。但由於天波雷達依賴電離層反射信號，對方只需進行大量無線電通訊即可破壞電離層環境，因此很容易在幹擾下丟失目標。
這就是現代戰爭及和平環境下軍事對抗的主要內容。蘇俄天波超視距雷達天線由於信號在傳輸過程中要兩次經過電離層的反射，雷達波很容易散射，因此天波雷達的天線必須極其巨大，才能勉強控制雷達波方向，進行較為精確的定位。目前各國天波雷達的發射天線往往分為幾段，總長可達數千米；接收天線也同樣巨大，而且與發射天線間隔數十千米，以避免相互幹擾。天波雷達是冷戰的產物，其首要用途是提供彈道飛彈發射預警。中遠程彈道飛彈發射時，發動機尾焰會在大氣層中形成高達上百千米的尾跡，其中包含了大量金屬微粒和燃燒殘餘物，很容易被天波雷達探測到。一旦發現大量此類目標，即可確認對方發動了大規模核打擊，核報復將立即啟動。
我國東風-11短程彈道飛彈旅齊射場景。除彈道飛彈外，隨著技術的進步，天波雷達還能識別飛機和船舶的信號，對其進行持續跟蹤。1990年代時，天波雷達對目標的定位精度在20-30千米之間，當前改進算法後，定位精度可以提高到2-3千米。雖然天波雷達的解析度不可能滿足識別目標的要求，但其測速精度極高，可以通過速度來分辨目標類型，如高亞音速的飛機、亞音速的巡航飛彈、高速軍艦、低速民船等等。澳大利亞就通過部署天波雷達來監視其北部海域，在打擊偷渡活動時收到了奇效。
我國天波雷達顯控臺圖片，左側的4條線就是目標航跡。因此在未來戰爭中，我國天波雷達除了反導外，還可以用於對海上高價值目標——航母打擊群——進行持續跟蹤。當前我軍主要通過電子偵察衛星和同步軌道光學偵察衛星對廣闊海域進行搜索，發現可能是航母群的目標，然後調動低軌道高解析度光學和雷達偵察衛星進行識別。在絕大多數情況下，對航母群的跟蹤從它進入戰區前就開始，不可能剛確認就進行打擊。而低軌道衛星的過頂時間很短，由於數量不多，也不可能進行持續跟蹤，因此被識別出的航母群會再度失蹤。天波雷達可以對經過衛星識別的航母群進行持續跟蹤，為其它偵察手段進行再次定位識別提供引導。但由於天波雷達依賴電離層反射信號，對方只需進行大量無線電通訊即可破壞電離層環境，因此很容易在幹擾下丟失目標。對方的幹擾信號源又會被電子偵察衛星發現，從而再次展開識別。雙方循環往復鬥智鬥勇，這就是現代戰爭及和平環境下軍事對抗的主要內容。