Ένας χάρτης Doppler χρησιμοποιεί μια διαδικασία που ονομάζεται μετατόπιση Doppler για να παράγει δεδομένα σχετικά με την κίνηση των στοχευμένων αντικειμένων. Η μετατόπιση Doppler είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για τη μεταβολή του μήκους ενός κύματος, λαμβάνοντας υπόψη την κίνησή του σε σχέση με την πηγή του κύματος και την ανακλάση που επιστρέφει. Τα μήκη κύματος γίνονται μεγαλύτερα καθώς απομακρύνονται από τη μονάδα αποστολής και μικρότερα καθώς μετακινούνται πίσω προς τη μονάδα αποστολής.
Οι περισσότεροι άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με το να βλέπουν το ραντάρ Doppler που χρησιμοποιείται στους χάρτες καιρού. Οι εικόνες σε αυτούς τους χάρτες δημιουργούνται στέλνοντας σήματα μικροκυμάτων σε έναν συγκεκριμένο στόχο και περιμένοντας την ανάκλαση των κυμάτων. Ένας υπολογιστής αναλύει αυτές τις πληροφορίες και καταγράφει τη διακύμανση του σήματος. Αυτό παράγει έναν χάρτη που δείχνει την ταχύτητα και χρησιμοποιείται στη μετεωρολογία, τον έλεγχο εναέριας κυκλοφορίας και άλλες βιομηχανίες. Τα πυροβόλα ραντάρ της αστυνομίας και η ακτινολογία χρησιμοποιούν επίσης τεχνολογία Doppler. Αν και το καθένα παράγει διαφορετικές εικόνες και αποτελέσματα, αλλά όλα χρησιμοποιούν την ίδια αρχή.
Το Doppler είναι ένα σημαντικό μέρος της αναφοράς καιρού, επειδή οι χάρτες Doppler μπορούν να υποδείξουν την ταχύτητα του ανέμου, κάτι που είναι μια βελτίωση σε σχέση με τους παραδοσιακούς χάρτες ραντάρ καιρού που έδειχναν μόνο τι συνέβαινε σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία σε μια δεδομένη στιγμή. Ένας χάρτης Doppler χρησιμοποιεί πολλά διαφορετικά χρώματα για να υποδείξει διαφορετικές μορφές βροχόπτωσης. Ανεξάρτητα από το είδος της βροχόπτωσης, οι ελαφρύτερες ποσότητες εμφανίζονται με πιο ανοιχτόχρωμα χρώματα και όσο αυξάνεται η ένταση της βροχόπτωσης, το χρώμα βαθαίνει. Η βροχή υποδηλώνεται με πράσινο, ο πάγος με ροζ και το χιόνι με μπλε.
Η ευρεία χρήση του χάρτη Doppler έχει αυξήσει την ακρίβεια στην αναφορά του καιρού. Επιτρέπει επίσης στο ευρύ κοινό που βλέπει τον χάρτη καιρού να κατανοήσει καλύτερα την επερχόμενη πρόγνωση. Ένα άλλο πλεονέκτημα των χαρτών Doppler είναι ότι λόγω της ευαισθησίας τους, είναι δυνατό να δούμε αλλαγές στα καιρικά μοτίβα και να προβλέψουμε πιθανά καιρικά φαινόμενα όπως καταιγίδες ή ανεμοστρόβιλοι νωρίτερα από ό,τι στο παρελθόν. Η αυξημένη ευαισθησία τους καθιστά επίσης δυνατή την εμφάνιση ομίχλης, αναταραχών χιονιού και άλλων τύπων πολύ ελαφρών βροχοπτώσεων.
Το ραντάρ Doppler, γνωστό και ως NEXRAD ή WSR 88-D, μπορεί επίσης να ανιχνεύσει τις οριακές γραμμές μεταξύ διαφορετικών καιρικών φαινομένων, όπως θερμά και ψυχρά μέτωπα. Ο συνδυασμός των διαθέσιμων πληροφοριών σε έναν χάρτη Doppler καθιστά τη εις βάθος μελέτη και πρόβλεψη του καιρού μια πιο ακριβή επιστήμη. Η ευρεία χρήση των χαρτών Doppler στην πρόγνωση του καιρού έχει συμβάλει στη δημοτικότητα της παρακολούθησης καιρού, τόσο σε κανάλια παντός καιρού όσο και στο Διαδίκτυο.