氣象學家還能利用一種叫做“天氣雷達”的氣象雷達來定量估測降水。氣象雷達發射出電磁波，電磁波遇到空氣中的雨滴、雲滴、冰晶、雪花等會發生散射，返回的電磁波被雷達天線所接收並顯示在屏幕上，氣象學家根據回波圖像可以得知大氣中降水的強度、分佈、移動和演變情況，以此瞭解天氣系統的結構和特徵。氣象雷達能探測颱風、局部地區強風暴、冰雹、暴雨和強對流雲等，並能監視天氣的變化。
但是，在雷達屏幕上，我們所能看到的只是雷達回波的強度、分佈、移動和演變情況，氣象工作人員又是怎樣來定量估測降水的呢？通常情況下，雷達回波強度與降水強度具有相同的概率分佈。氣象臺站會收集和統計不同地區、不同降水類型和不同降水強度的雨滴譜，也就是單位體積內各種大小雨滴的數量隨其直徑的分佈，然後找到不同類型的降水的回波強度與其對應的降水強度之間的關係，比如層狀雲降水、對流雲降水、地形雲降水、幹雪和溼雪等，這樣就可以得到一組經驗公式，用來定量估測降水。
實際工作中，爲了利用氣象雷達測量某區域在某時段的降水總量，可把區域、時間進行分割，然後對雷達測得的多個降水量進行累加或平均，這樣可以去除隨機誤差的影響，使該區域上的雨量或平均強度比單點的瞬時強度更爲準確，從而保證了估測精度。
近年來，氣象雷達估測降水的技術也在不斷翻新。而且，將設置在地面上的雷達組成網絡，並利用以衛星爲載體的雷達，就可實現大範圍內的降水觀測，可以彌補單點觀測的不足。但是，利用雷達組網來進行定量監測及預報大範圍降水，也會存在各種問題。例如，把組網的雷達回波圖拼在一起時，拼圖本身的技術問題，會使降水估測的精度達不到預期目的。而且，即使是同一型號的氣象雷達，探測的結果也會有差別，例如各雷達的選址不同、雷達回波受到不同地形和建築物的影響、有效覆蓋區的雨量計站點分佈密度不同等，這些因素都會影響結果，使組網後的數據出現誤差，最終會影響預報質量。
