Sprzęt sonarowy jest używany na większości statków do pomiaru głębokości wody. Osiąga się to wysyłając impuls akustyczny i mierząc czas dla echa, lub powrót z dna. Znając prędkość dźwięku w wodzie, głębokość jest obliczana poprzez pomnożenie prędkości przez połowę czasu podróży (dla podróży w jedną stronę). SONAR jest również wykorzystywany do wykrywania dużych obiektów podwodnych oraz do poszukiwania dużych skupisk ryb. Bardziej zaawansowane systemy SONAR do wykrywania i śledzenia znajdują się na pokładach okrętów wojennych i łodzi podwodnych. W naturze echolokacja jest dobrze znana nietoperzom, morświnom i niektórym gatunkom wielorybów. SONAR nie powinien być mylony z ultradźwiękami, które są po prostu dźwiękiem o częstotliwościach wyższych niż próg słyszalności człowieka – powyżej 15 000-20 000 cykli na sekundę, czyli herców (Hz). Ultradźwięki są stosowane na bardzo małą skalę, przy dużej mocy, do rozbijania materiału i do czyszczenia. Ultradźwięki o niższej mocy są stosowane terapeutycznie, do leczenia urazów mięśni i tkanek.
SONAR jest bardzo kierunkowy, więc sygnały są wysyłane w wąskich wiązkach w różnych kierunkach w celu przeszukiwania wody. SONAR zwykle działa na częstotliwościach w zakresie 10 000-50 000 Hz. Chociaż wyższe częstotliwości zapewniają dokładniejsze dane o położeniu, straty propagacyjne również rosną wraz z częstotliwością. Niższe częstotliwości są zatem wykorzystywane do wykrywania w większym zasięgu (do 10 mil) kosztem dokładności lokalizacji.
Fale akustyczne są wykrywane za pomocą hydrofonów, które są zasadniczo podwodnymi mikrofonami. Hydrofony są często rozmieszczane w dużych grupach, zwanych tablicami, tworzących sieć SONAR. Tablice SONAR dostarczają również cennych informacji kierunkowych o poruszających się źródłach. Elektronika i przetwarzanie sygnału odgrywają dużą rolę w hydrofonów i ogólnej wydajności systemu SONAR.
Rozprzestrzenianie się dźwięku w wodzie jest dość skomplikowane i zależy w dużym stopniu od temperatury, ciśnienia i głębokości wody. Zasolenie, ilość soli w wodzie, również zmienia prędkość propagacji dźwięku. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura oceanu jest najcieplejsza na powierzchni i maleje wraz z głębokością. Ciśnienie wody natomiast wzrasta wraz z głębokością, ze względu na masę wody. Temperatura i ciśnienie zmieniają zatem to, co nazywa się współczynnikiem załamania światła wody. Podobnie jak światło ulega załamaniu lub ugięciu przez pryzmat, fale akustyczne są stale załamywane w górę lub w dół i odbijane od powierzchni lub dna. Wiązka SONARu rozchodząca się wzdłuż wody w ten sposób przypomina samochód poruszający się wzdłuż regularnie rozmieszczonych wzgórz i dolin. Ponieważ obiekt może być ukryty pomiędzy tymi wzgórzami, warunki wodne muszą być znane, aby właściwie ocenić działanie SONAR-u.
W operacjach lokalizacji i śledzenia istnieją dwa rodzaje trybów SONAR-u, aktywny i pasywny. Echolokacja jest techniką aktywną, w której wysyłany jest impuls, a następnie wykrywany po jego odbiciu się od obiektu. SONAR pasywny to bardziej czuły, nasłuchujący SONAR, który nie wysyła impulsów. Większość poruszających się pod wodą obiektów wytwarza jakiś rodzaj hałasu. Oznacza to, że można je wykryć po prostu nasłuchując hałasu. Przykłady podwodnego hałasu to życie morskie, kawitacja (małe zapadające się kieszenie powietrzne powodowane przez śruby napędowe), odgłosy kadłuba okrętów podwodnych zmieniających głębokość oraz wibracje silnika. Niektóre wojskowe pasywne SONARY są tak czułe, że mogą wykryć ludzi rozmawiających wewnątrz innej łodzi podwodnej. Inną zaletą pasywnego SONAR-u jest to, że można go również wykorzystać do wykrywania sygnatury akustycznej. Każdy typ okrętu podwodnego emituje określone częstotliwości akustyczne, a złożony wzór akustyczny każdego okrętu jest inny, podobnie jak odcisk palca lub podpis. Pasywny SONAR jest przede wszystkim narzędziem wojskowym wykorzystywanym do polowania na okręty podwodne. Ważnym elementem polowania jest nieujawnianie własnej pozycji. Jeśli jednak pasywny SONAR nic nie słyszy, trzeba przejść na tryb aktywny, ale w ten sposób ryzykuje się zaalarmowanie drugiej osoby o swojej obecności. Zastosowanie SONAR-u w tym przypadku stało się wyrafinowanym ćwiczeniem taktycznym.
Inne, niewojskowe, zastosowania SONAR-u, oprócz poszukiwania ryb, obejmują poszukiwanie wraków statków, sondowanie portów, w których widoczność jest słaba, badania oceanograficzne, poszukiwanie podwodnych uskoków geologicznych i mapowanie dna oceanicznego.
.