เรดาร์ 3 มิติให้ การวัด ระยะและทิศทางในสามมิติ นอกเหนือจากการวัดระยะแล้ว เรดาร์สองมิติแบบทั่วไปจะให้เพียงค่ามุมราบ (azimuth) สำหรับทิศทางเท่านั้น ในขณะที่เรดาร์ 3 มิติจะให้ค่ามุมเงย (lever) ด้วย การใช้งานรวมถึงการตรวจสอบสภาพอากาศการป้องกันภัยทางอากาศและการเฝ้าระวัง

ข้อมูลที่ได้จากเรดาร์ 3 มิติเป็นสิ่งที่จำเป็นมานานแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันภัยทางอากาศและการสกัดกั้นเครื่องบินสกัดกั้นจะต้องได้รับแจ้งระดับความสูงที่จะต้องไต่ขึ้นไปก่อนที่จะทำการสกัดกั้น ก่อนที่จะมีเรดาร์ 3 มิติแบบยูนิตเดียว การทำงานนี้ทำได้โดยใช้เรดาร์ค้นหาแยกกัน (ให้ข้อมูลระยะทางและมุมอะซิมุธ) และเรดาร์หาความสูง แยกกัน ที่สามารถตรวจสอบเป้าหมายเพื่อกำหนดระดับความสูงได้ เรดาร์เหล่านี้มีขีดความสามารถในการค้นหาน้อย ดังนั้นจึงต้องหันไปที่มุมอะซิมุธเฉพาะที่ตรวจพบก่อนโดยเรดาร์ค้นหาหลัก

เรดาร์แบบลำแสงบังคับทิศทาง จะบังคับ ลำแสงแคบๆผ่านรูปแบบการสแกนเพื่อสร้างภาพสามมิติ ตัวอย่างเช่นเรดาร์ตรวจอากาศแบบดอปเปลอร์NEXRAD (ซึ่งใช้จานพาราโบลา) และ เรดาร์ แบบอาร์เรย์สแกนอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟ AN/SPY-1ที่ใช้ในเรือลาดตระเวนขีปนาวุธนำวิถีชั้นTiconderogaและเรืออื่นๆ ที่ติดตั้งระบบรบ Aegis

เรดาร์ แบบลำแสงซ้อนจะปล่อยและ/หรือรับลำแสงวิทยุหลายลำที่มุมเงยสองมุมขึ้นไป โดยการเปรียบเทียบความแรงสัมพัทธ์ของสัญญาณสะท้อนจากแต่ละลำแสง จะสามารถอนุมานระดับความสูงของเป้าหมายได้ ตัวอย่างของเรดาร์แบบลำแสงซ้อนคือเรดาร์ตรวจการณ์เส้นทางบิน (Air Route Surveillance Radar )

• เรดาร์ Type 984สำหรับเรือบรรทุกเครื่องบินของอังกฤษ
• AN/TPS-75เรดาร์ค้นหาทางอากาศแบบ 3 มิติ PESA แบบพกพา ผลิตในสหรัฐอเมริกา
• กามาร์ (เรดาร์ 3 มิติ)

• "CEA FAR 3D Radar"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2004-08-13 เรียกดูเมื่อ2004-10-31
• "ESR 360L เรดาร์ตรวจการณ์ 3 มิติ"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2006-09-23 เรียกดูเมื่อ2006-05-16