毫米波主動式成像主要是通過毫米波源發射一定強度的毫米波信號， 通過接收被測物的反射波，檢測被測目標與環境的差異，然后進行反演成像。 主動式成像系統可以對包括塑料等非金屬物體進行檢測， 其受環境影響較小， 獲得的信息量大， 可以有效地進行三維成像。
常用的主動式成像系統主要包括焦平面成像以及合成孔徑成像。毫米波成像系統已應用于國內外許多機場的安檢。 國內上海微系統所孫曉瑋團隊研發成功了毫米波成像安檢系統， 電子科技大學樊勇團隊研制成功了毫米波動態成像系統。
3.3 毫米波雷達
毫米波雷達具有頻帶寬、波長短、波束窄、體積小、功耗低和穿透性強等特點。 相比于激光紅外探測， 其穿透性強的特點可以保證雷達能夠工作在霧雨雪以及沙塵環境中， 受天氣的影響較小。相比于微波波段的雷達，利用毫米波波長短的特點可以有效減小系統體積和重量，并提高分辨率。 這些特點使得毫米波雷達在汽車防撞、直升機避障、云探測、導彈導引等方面具有重要的應用。
微波毫米波汽車防撞雷達主要集中在24 GHz和77 GHz 頻段上，是未來智能駕駛或自動駕駛的核心技術之一。 在直升機毫米波防撞雷達的研究上， 人們特別關注毫米波雷達對電力線等的探測效果。
毫米波在大氣遙感方面也有很重要的應用，其中代表性的有毫米波云雷達。毫米波云雷達主要針對降水云進行探測，用于探測云內部宏觀和微觀參數，反映大氣熱力及動力過程。
由于毫米波波長短，在云探測中表現出很高的測量精度和分辨率， 具有穿透含水較多的厚云層等優勢。南京信息工程大學葛俊祥團隊研制了W 波段云雷達，北京理工大學呂昕團隊正在研制94/340 GHz 雙頻段云雷達。
