Однако, наиболее важный вклад в разработку РЛС был сделан двумя американскими физиками — Грегори Брейтом и Мерле Туве в 1924 году. Они провели серию экспериментов, в которых использовали радиоимпульсы для определения высоты слоя ионизированного газа, который окружает Землю. Измеряя время задержки отраженного от газового слоя импульса и его возвращения к Земле, они обнаружили, что ионизированный газовый слой находится на высоте примерно 110 км и, что он отражает радиоволны.
В Германии, в начале 1930 года, доктор Рудольф Кунхольд, руководитель Управления исследований германских ВМС, пытался разработать аппарат способный обнаруживать под водой цели методом отражения от них звуковых волн; в настоящее время такой аппарат называется сонаром. Проводя свои эксперименты, доктор Кунхольд понял, что то, что достижимо под водой может быть также, достигнуто и в воздухе при помощи радиоволн. Он провел в этой новой области серию экспериментов и применил в своем приборе новую электронную лампу производства голландской компании Philips, способную генерировать мощность 70 Вт на частоте 600 МГц — что было довольно внушительно в то время. Кунхольд закончил постройку своей РЛС в 1934 году в научно-исследовательских лабораториях германских ВМС в Пелзерхакене. Представление нового аппарата высокопоставленным военно-морским офицерам имело большой успех, поскольку кроме способности обнаруживать корабль на дальности 11 км РЛС также, обнаружила и небольшой самолет, который случайно появился в том месте.
В Соединенных Штатах, исследования по РЛС велись и в Управлении Signal Corps, и в исследовательской лаборатории ВМС, работавших независимо. В 1936 году, исследовательская лаборатория ВМС разработала опытный образец РЛС, которая работала на частоте 200 MГц. Первая серия этих систем, под торговой маркой CXAM, в 1941 году была установлена на кораблях основных соединений ВМС. В 1939 — 1941 годах Signal Corps разработало большой дальности РЛС под обозначением SCR-270. Одна из таких систем принимала участие в отражении атаки японцев на Перл-Харбор утром 7 декабря 1941 года. Однако, хотя оператор РЛС и получил ответные сигналы от приближающихся самолетов, никто не привел корабли, стоявшие в порту, в боевую готовность.
Первоначально, в Великобритании, исследования в области коротких волн велись исключительно в научных целях, типа определения высоты некоторых слоев ионосферы, обнаруженных в 1926 году британским физиком Е.В.Апплетоном (слои Апплетона). Однако, на горизонте собирались грозовые тучи войны и понимание того, что Великобритания особенно уязвима для воздушных налетов, привело к значительному стимулированию научных работ в попытке наверстать упущенное время.
Первые результаты этих работ были получены, когда физику Роберту А. Уотсону-Ватту — потомку известного Джеймса Ватта, давшего свое имя единице измерения электрической энергии, удалось визуализировать радиосигналы при помощи катодно-лучевой трубки Брауна и определить электро-оптическим способом время распространения излучения. Через несколько лет, в 1935 году, Уотсон-Ватт разработал первое практически применимое оборудование для обнаружения присутствия самолетов.