由于有高空电离层的反射，因此天波超视距雷达可以探测被地球遮挡的目标，其探测范围约为900-3500千米，远远超过预警机对低空目标400千米的探测范围。但受电离层反射角度限制，天波雷达无法探测900千米范围内的目标。
为适应天波雷达的探测范围特点，各国一般将其部署在战略纵深，使其与目标区域的距离大于最小探测范围，从而实现对目标区的完全覆盖。
例如我国把天波雷达部署在湖北、河南、安徽三省交界处，其探测范围即可覆盖整个东南沿海，东到日本东京以南的西太平洋海域，南到菲律宾以东海域，基本覆盖未来东海若发生战事时，外军可能部署的区域。
由于信号在传输过程中要两次经过电离层的反射，雷达波很容易散射，因此天波雷达的天线必须极其巨大，才能勉强控制雷达波方向，进行较为精确的定位。
目前各国天波雷达的发射天线往往分为几段，总长可达数千米；接收天线也同样巨大，而且与发射天线间隔数十千米，以避免相互干扰。
