原理
透地雷達使用高頻率且通常被極化的無線電波，並且將電波發射入地表之下。當電磁波撞擊到埋在地表下的物體或到達介電常數變化的邊界時，天線接收到的反射波會記錄下反射回波的訊號差異。所涉及的原理類似於反射地震學，但使用的是電磁學能，而非聲學能，並且電磁波會在不同介電常數的邊界處反射，而聲波是在聲波阻抗差異邊界。
透地雷達可探測的深度範圍受到地表下物質的電導率、發射波中心頻率和發射波功率限制。電導率上升時電磁波探測深度就會下降，這是因為電磁學能會更快速經由熱能消耗，使訊號強度隨深度增加而衰減。高頻率電磁波可穿透深度較低頻率淺，但光學分辨率較高。最佳的穿透深度是在冰上可穿透數百米。而在幹燥的砂質土壤或花崗巖、石灰巖、混凝土等大塊物質的良好穿透深度可以達到15米。但是在潮濕或含有黏土的土壤中因為高電導率，有時候穿透深度只有數厘米。
透地雷達的天線壹般會接觸地表以接收到最強的反射波，空載的透地雷達天線則用於地表上方。
跨孔透地雷達已經被開發並應用在水文地球物理學領域，可用來評估土壤內水份是否存在與土壤含水量。