Równolegle w radarach obserwacyjnych następowała ewolucja od układów 3D do 4D; w przeglądzie trendów radarów morskich opisano przejście od TRS-3D do TRS-4D z czterema stałymi aperturami AESA, zapewniającymi natychmiastową obserwację dookoła platformy.
Budowa i zasada działania mały|Schemat ideowy analizy wirtualnej apertury w radarze MIMO.
Do uzyskania informacji o elewacji i wysokiej rozdzielczości kątowej radary 4D wykorzystują zwykle wielokanałowe układy antenowe oraz zaawansowane przetwarzanie sygnału. W radarach samochodowych szeroko stosuje się architekturę MIMO, która pozwala tworzyć dużą wirtualną aperturę przy mniejszej liczbie fizycznych elementów antenowych niż w pełnej macierzy. Z tego samego powodu stosowane są macierze planarne oraz układy rzadkie (sparse arrays), które mają poprawiać rozdzielczość w azymucie i elewacji przy ograniczaniu kosztu i złożoności układu.
Przetwarzanie danych z radaru 4D prowadzi do uzyskania m.in. map zasięg–Doppler, tensorów radarowych albo chmur punktów, wykorzystywanych następnie do detekcji, klasyfikacji i śledzenia obiektów.