用於早期發現來襲的彈道導彈並根據測得的來襲導彈的運動參數提供足夠的預警時間，同時給己方戰略進攻武器指示來襲導彈的發射陣位，所以它是國傢防禦系統中的一個重要組成部分。對彈道導彈預警系統的主要要求是：預警時間長，發現概率高，虛警率低，目標容量大，並能以一定的精度測定來襲導彈的軌道參數。
系統組成 彈道導彈預警系統通常由預警衛星監視系統和地面雷達系統組成。地面雷達系統又分為洲際導彈彈預警雷達網和潛地導彈預警雷達網（圖1）。根據來襲導彈在不同飛行階段的物理現象，可以采取不同的探測手段進行監測。工作波長從可見光、紅外一直到微波波段。
①預警衛星監視系統：主要用於判定來襲導彈的發射位置，記錄發射時間並粗測導彈的速度矢量和彈道射面。這個系統由多顆同步衛星組成。衛星上裝載有可見光和紅外波段掃描探測器，能探測導彈主動段飛行時的發動機噴焰和核爆炸。用長波紅外技術還可探測剛熄火的運載火箭和彈頭。這種系統發現目標早，不受地面曲率的限制，但虛警率高。為瞭提高測量精度和降低虛警率，正在發展低軌道預警衛星。
②洲際導彈預警雷達網：由多部地面雷達組成的雷達網，能覆蓋導彈可能來襲方向的全部視界。它能為對付來襲洲際導彈提供15～25分鐘的預警時間。雷達網通常選用早期預警雷達和目標截獲和識別雷達，作用距離在2500～5000公裡的范圍內。圖2為位於阿拉斯加州的導彈預警系統中的雷達站。
導彈預警系統中的雷達站
③潛地導彈預警雷達網：也由多部地面雷達組成，雷達網覆蓋海岸線以外潛艇可能發射的陣位，在方位上的搜索空域很寬，通常選用多陣面全固態相控陣體制（見相控陣雷達）對付來襲潛地導彈，能提供2.5～20分鐘的預警時間。潛地導彈的發射陣位經常變換，來襲的方向不定，因此還可以采用空中機載或衛星裝載的專用預警系統。
④超視距雷達：也是一種探測手段，但由於電離層不穩定和高緯度區的極光幹擾，虛警率較高。
工作過程 在來襲導彈起飛並穿過稠密大氣層後，預警衛星的紅外探測器首先發現目標。經60～90秒的探測和監視便能準確判定其發射位置或出水面處的坐標。導彈穿過電離層時噴焰會引起電離層擾動，衛星監視系統檢測這種物理現象，借以進一步核實目標。在導彈進入地面雷達預警網的視界後，早期預警雷達測量來襲目標的數量和瞬時運動參數，計算彈頭返回大氣層和落地時間並估計目標屬性。根據星歷表和衰變周期，預警系統不斷地排除衛星、再入衛星、隕石和極光等空間目標的可能性，以降低虛警率，減小預警系統的目標量。目標截獲和識別雷達隨即截獲目標並進行跟蹤和判別，利用雷達回波中的振幅、相位、頻譜和極化等特征信號粗略識別目標的形體和表面層物理參數，估計來襲目標可能造成的軍事威脅。有關目標的全部情報數據通過通信網快速傳到空間防禦中心和反導彈攔截系統，供防禦指揮機關決策。