Xét về phương diện lý thuyết, tồn tại một số phương pháp phát hiện máy bay tàng hình từ xa. Các công ty tuyên bố là đã phát triển được những hệ thống như vậy nhưng chưa thể thử nghiệm sản phẩm của mình trên những chiếc máy bay tàng hình thật sự (hoặc đã thử nghiệm nhưng kết quả được quân đội các nước giữ bí mật).

Dò tìm xung động trong không khí

Úc và Nga tuyên bố rằng họ đã phát triển được một kỹ thuật xử lý cho phép có thể bắt được các chấn động trong không khí phát ra từ máy bay ở một tầm xa tương đối (có thể chống lại công nghệ tàng hình). Ví dụ, Chương trình radar vượt quá đường chân trời Jindalee của Australia được cho là có thể phát hiện ra máy bay tàng hình thông qua sự hỗn loạn không khí yếu do một máy bay tạo ra mà không cần biết tới những công nghệ tàng hình của nó .

Dò tìm tín hiệu điện từ

Để tác chiến, máy bay tàng hình vẫn sử dụng các thiết bị điện tử phát ra tín hiệu (radar, máy tính, radio thông tin liên lạc...) Như vậy, nếu dò tìm được vị trí phát ra các tín hiệu điện từ thì có thể phát hiện được vị trí máy bay tàng hình.

Radar thụ động, radar bán tĩnh và đặc biệt là hệ thống đa tĩnh được tin tưởng là có thể phát hiện máy bay tàng hình tốt hơn so với các radar đơn tĩnh thường, bởi vì công nghệ tàng hình phản hồi năng lượng các bước sóng của máy phát, điều này mặt khác làm tăng mặt cắt ra đa một cách hiệu quả, nó là thứ mà các radar thụ động tìm kiếm. Một hệ thống có thể sử dụng các tín hiệu từ cả sóng TV băng tần thấp và sóng radio FM (các giải tần thấp này có thể gây ra sự cộng hưởng mặt cắt ra đa) hoặc điện thoại di động.

Radar bước sóng dài

Radar bước sóng dài cỡ mét có khả năng phát hiện máy bay tàng hình tốt hơn nhiều so với radar thường (sử dụng bước sóng cỡ cm). Máy bay tàng hình hiện đại chủ yếu được thiết kế để tránh bị radar sóng ngắn và khả năng tàng hình của chúng chưa có nhiều hiệu quả với radar sóng dài cỡ mét. Một hệ thống SA-3 của Nam Tư, dù cũ kỹ nhưng nhờ sử dụng radar loại này đã bắn hạ thành công một chiếc F-117 của Mỹ vào năm 1999.

Radar sử dụng dải sóng mét (m) có thể phát hiện nhiều loại máy bay tàng hình từ khoảng cách xa, có thể được tích hợp với các hệ thống phòng không hiện đại, và chia sẻ các thông tin cần thiết. Tuy nhiên, Radar sử dụng dải sóng mét có độ chính xác thấp khi định vị mục tiêu, độ sai số vị trí có thể lên tới 1 km nên không thể dùng nó để điều khiển tên lửa tấn công chính xác máy bay địch. Vấn đề này được khắc phục bằng 2 cách:

• Trang bị đầu dò chủ động cho tên lửa đối không (radar, hồng ngoại, quang học), theo đó chỉ cần phóng tên lửa vào khu vực có bán kính sai số 1 km, khi tên lửa bay tới nơi thì đầu dò tên lửa sẽ tự định vị máy bay tàng hình để tiêu diệt (ở cự ly này thì đầu dò sẽ nhận dạng rõ ràng máy bay dù nó có áp dụng công nghệ tàng hình hay không).
• Sử dụng các hệ thống xử lý tín hiệu tinh vi để tăng độ chính xác: Bố trí nhiều ăng-ten phát và thu cao hàng chục mét, nằm rải rác trong phạm vi hàng trăm mét. Chúng có thể liên tục bao phủ bầu trời khi radar sóng dài phát ra cảnh báo. Thông tin từ nhiều ăng-ten giúp xác định chính xác vị trí các máy bay tàng hình bằng cách tổng hợp các thông số và dữ liệu dưới sự hỗ trợ của các máy tính mạnh và thuật toán tiên tiến.

Các radar mảng pha mới, nhất là radar mảng pha quét điện tử chủ động (AESA) đã khắc phục được các sai số về góc tà và phương vị do chúng có thể lái các chùm sóng bằng điện tử. Hơn nữa, radar AESA có thể tạo ra nhiều chùm tia và có thể định hình các chùm tia đó theo chiều rộng, điều chỉnh tốc độ quét và các đặc tính khác. Ví dụ như Radar dẫn bắn AESA N036 Byelka được phát triển dành riêng cho Su-57 của Nga gồm 3 radar (mũi và hai bên thân trước) hoạt động trên 2 băng tần X và L, sự kết hợp của 3 radar có bước sóng khác nhau sẽ tạo ra khả năng phát hiện máy bay tàng hình. Một số chuyên gia cho rằng sự kết hợp giữa đường truyền dữ liệu tốc độ cao và radar mảng pha tần số thấp có thể tạo ra các hệ thống vũ khí có thể tiêu diệt máy bay tàng hình.

Phát hiện tín hiệu hồng ngoại (IRST)

Máy bay tàng hình được thiết kế để có mức độ bộc lộ trước radar rất thấp, nhưng mức độ phát ra tia hồng ngoại thì vẫn tương tự như máy bay thường do đều phải sử dụng động cơ phản lực tỏa ra nhiều nhiệt. Do vậy, nếu sử dụng các thiết Tìm kiếm và theo dõi bằng tia hồng ngoại thì vẫn có thể phát hiện máy bay tàng hình (các thiết bị loại này hiện nay đã có thể phát hiện tín hiệu hồng ngoại tỏa ra từ máy bay địch ở cự ly tới vài chục km).

Những máy bay sử dụng hệ thống IRST hiện đại nhất được biết đến là các phiên bản Sukhoi Su-27 của Nga. Hệ thống OLS-35 trang bị trên Su-35 được tuyên bố có thể phát hiệu tín hiệu hồng ngoại phát ra từ máy bay địch ở cự ly tới 90 km, trong khi những hệ thống mạnh hơn vẫn đang được phát triển liên tục. Với tia hồng ngoại phản hồi cùng tên lửa "bắn và quên", máy bay sử dụng công nghệ này có thể nhắm bắn máy bay tàng hình mà không phải sử dụng tín hiệu radar dò tìm.

Tìm kiếm bằng quang học

Máy bay tàng hình "biến mất" trước radar nhưng nó không tàng hình về quang học, tức là vẫn quan sát được bằng mắt thường. Do vậy, các máy bay trang bị hệ thống tìm kiếm mục tiêu bằng quang học, các trạm quan sát sử dụng kính viễn vọng vẫn có thể phát hiện ra máy bay tàng hình từ cự ly vài km tới vài chục km (tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, ngày hoặc đêm).