Los radares de velocidad (también llamados cinemómetros) constan de tres elementos que funcionan en conjunto.

El primero es el medidor de velocidad propiamente dicho. Los hay de dos tipos: basados en ondas de radio y basados en láser. Los basados en ondas de radio utilizan el efecto Doppler, es decir, la variación en la frecuencia de una onda en función de la velocidad de su fuente relativa a un observador. Un ejemplo cotidiano lo ofrecen una ambulancia. Podemos notar que al acercarse a nosotros con la sirena encendida, esta suena con un tono que se hace más grave al rebasarnos y alejarse. El tono real de la sirena, el que escucharíamos si la ambulancia se detuviera, está entre esos dos. 

El sonido es, en su origen, una variación periódica de la presión del aire. Por eso podemos caracterizarlo con una frecuencia, que no es más que el número de veces por segundo que nos alcanza un máximo de esa presión. Supongamos que en vez de una sirena tuviéramos una máquina que dispara pelotas de tenis a intervalos fijos. Por concretar, pongamos que el intervalo entre pelota y pelota es de un segundo. Si nos acercamos corriendo hacia la máquina en su línea de tiro (o la máquina se nos acerca, el concepto de velocidad es relativo al observador, como ya hizo notar Galileo), nos encontraremos con una pelota a intervalos menores que un segundo. 

Si, al revés, nos alejamos de la máquina, las pelotas tendrán que recorrer distancias algo mayores para alcanzarnos, y por tanto las percibiremos con intervalos superiores. Para un sonido es igual. La onda correspondiente se contrae si nos acercamos a su fuente, su frecuencia crece y se escucha más agudo. Al alejarnos, la onda se distiende, su frecuencia disminuye y se escucha más grave. Este efecto es idéntico para pelotas de tenis, sonidos en el aire o cualquier otra onda. Por ejemplo, una de radio. Los cinemómetros lo aprovechan emitiendo una onda de frecuencia conocida, que se refleja en el objeto cuya velocidad se va a medir. Si el objeto, un vehículo, se aleja de nuestro medidor, escucharemos la onda de vuelta con una frecuencia ligeramente más baja. 

La diferencia de frecuencias permite calcular, con una fórmula matemática sencilla, la velocidad del vehículo. Los medidores basados en láser funcionan de manera diferente, midiendo el tiempo que tarda un pulso de luz en hacer el viaje desde nuestro aparato hasta el vehículo y vuelta, por reflexión. Sucesivos pulsos darán medidas de tiempo diferentes, mayores si el vehículo se aleja o menores si se acerca. Como la velocidad de la luz es una constante conocida, una fórmula matemática sencilla permite determinar la distancia recorrida por cada pulso. Las diferentes distancias y tiempos medidas para varios pulsos permiten calcular la velocidad del vehículo. A partir de aquí entra en juego el siguiente componente de un cinemómetro: la fotografía. 

El sistema, al detectar por cualquiera de los dos principios de funcionamiento posibles una reflexión, toma una imagen de su línea de visión. Para poder funcionar en cualquier momento del día o la noche, lo hace con un sensor de infrarrojos que va asociado a una lámpara que actúa como un flash. 

El tercer elemento, que ha entrado en juego en los últimos tiempos, es un sistema de visión artificial que permite encontrar y leer la matrícula del vehículo de forma automática. Este sistema adopta la forma de un ordenador, y puede encontrarse dentro del cinemómetro, o ejecutarse en remoto una vez el aparato transmite por medios convencionales la medida y la imagen asociada al centro de control. Una vez aquí, el resto del proceso ya es puramente administrativo hasta que la multa se nos notifique por el procedimiento que se haya establecido legalmente.