Τα υδρόφωνα είναι ουσιαστικά συσκευές που έχουν διαμορφωθεί ώστε να λαμβάνουν υποβρύχιο ήχο και να τον μετατρέπουν σε ηχητικά σήματα που μπορούν να μεταφραστούν σε μετρήσιμα δεδομένα. Αυτή η μορφή υποβρύχιου μικροφώνου κάνει την εξερεύνηση μεγάλων υδάτινων μαζών πολύ πιο εύκολη, ακόμη και σε βάθη και σε συνθήκες που αποκλείουν τη χρήση της αυτόνομης κατάδυσης ως μέσο εξερεύνησης. Κατασκευασμένο ως πιεζοηλεκτρικός μετατροπέας, το υδρόφωνο μετατρέπει τον ήχο σε ηλεκτρικό σήμα που μπορεί να τεκμηριωθεί και να απεικονιστεί.
Το υδρόφωνο βασίζεται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για να λειτουργήσει. Στην κατασκευή της συσκευής χρησιμοποιούνται πιεζοηλεκτρικά υλικά όπως μορφοτροπέας που είναι στεγανός. Ο μορφοτροπέας που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ενός υδρόφωνου μπορεί επίσης συχνά να οδηγεί τη λειτουργία διαφόρων τύπων εξοπλισμού σόναρ, όπως μια συσκευή σόναρ πλευρικής σάρωσης. Σε αντίθεση με τον εξοπλισμό σόναρ, ένα υδρόφωνο θα λειτουργεί μόνο ως δέκτης και δεν θα εκπέμπει κανένα είδος σήματος που αναπηδά όταν συναντά κάποιο είδος στερεού αντικειμένου.
Σε πολλές περιπτώσεις, το υδρόφωνο είναι εγκλωβισμένο σε κάποιο είδος υλικού που θα παρέχει προστασία για τη συσκευή, αλλά και δεν θα παρεμβαίνει στη λήψη της εισόδου ήχου. Το περίβλημα έχει συνήθως τη μορφή ενός μακριού σωλήνα που είναι εύκαμπτος στη σχεδίαση και μπορεί να ρυμουλκηθεί πίσω από ένα πλοίο έρευνας. Το υδρόφωνο και το περίβλημα μπορούν να χαμηλώσουν σχεδόν σε οποιοδήποτε βάθος και να συνεχίσουν να λειτουργούν.
Καθώς συλλέγονται δεδομένα, το υδρόφωνο μεταδίδει τις πληροφορίες σε έναν πίνακα ελέγχου του πλοίου. Το λογισμικό μετατρέπει τα δεδομένα σε γραφήματα και άλλες εικόνες που μπορούν να μελετηθούν με περισσότερες λεπτομέρειες. Ανάλογα με την απόσταση και τη συχνότητα των ηχητικών σημάτων που λαμβάνονται από το υδρόφωνο, τα αποτελέσματα μπορεί να προσδιορίσουν μια περιοχή που το πλοίο έρευνας επιθυμεί να εξερευνήσει με περισσότερες λεπτομέρειες.
Μια εφαρμογή του υδροφώνου είναι η παρακολούθηση για την εμφάνιση υποβρύχιων ηχών που υποδηλώνουν την παρουσία εκρηκτικών στην άμεση περιοχή. Αυτή η εφαρμογή μπορεί να βοηθήσει ένα πλοίο έρευνας να εντοπίσει παλιές νάρκες που πρέπει να απενεργοποιηθούν, καθώς και να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο κατά τη διάρκεια του πολέμου για την αποφυγή της καταστροφής ενός πλοίου ή υποβρυχίου από εχθρικά όπλα.