Tên lửa dẫn hướng hoạt động theo nguyên lý phát hiện mục tiêu (thông thường bằng ra đa hoặc hồng ngoại, đôi khi cũng sử dụng Lazer hoặc quang học) sau đó tự động dẫn đến mục tiêu.

Mục tiêu bị phá hủy hay bị hỏng do sức công phá của đầu đạn tên lửa, đầu đạn này khi nổ tạo ra các mảnh văng và các sản phẩm nổ như sóng xung kích, sóng nổ.

Dẫn hướng bằng rada

Dẫn hướng radar thường được sử dụng cho tên lửa tầm trung và tên lửa tầm xa ở các địa hình tín hiệu hồng ngoại của mục tiêu quá yếu để có thể sử dụng hồng ngoại để bắt tín hiệu. Có hai phương pháp dẫn hướng rada thường được sử dụng là: dẫn hướng chủ động và dẫn hướng bán chủ động.

Tên lửa dẫn hướng bằng rada chủ động có hệ thống rada riêng để phát hiện và bám mục tiêu. Tuy vậy cỡ của rada bị hạn chế do đường kính của tên lửa loại này thường nhỏ, do đó nó sử dụng phương pháp khác, thường là bằng phương pháp dẫn quán tính để tiếp cận mục tiêu trước khi rada được kích hoạt.Tên lửa dẫn hướng bằng rada bán chủ động đơn giản hơn và được dùng phổ biến hơn. Chúng hoạt động theo nguyên lý: các rada được đặt trên máy bay phát sóng đến mục tiêu, các sóng phản xạ từ mục tiêu sẽ được bộ thu nhận tín hiệu đặt trong tên lửa bắt được, các tín hiệu này sẽ chuyển thành các lệnh để điều khiển tên lửa bám và dẫn nó đến mục tiêu.

Dẫn hồng ngoại

Với tên lửa Dẫn hướng hồng ngoại (IR), việc dẫn hướng dựa trên năng lượng (sức nóng) phát ra từ máy bay mục tiêu. Việc phát hiện mục tiêu bằng hồng ngoại trước đây kém nhạy do vậy chỉ có thể phát hiện và bám được những máy bay có lượng xả khí lớn. Do vậy việc tấn công mục tiêu phải có thủ thuật tấn công từ phía sau mục tiêu. Điều này cũng làm hạn chế tầm bắn của tên lửa.

Các tên lửa dẫn hướng bằng hồng ngoại loại hiện đại có thể phát hiện được sức nóng của vỏ máy bay do việc cọ xát với không khí để thêm vào các tín hiệu yếu ớt từ động cơ phát ra khi nó tiếp cận máy bay mục tiêu từ phía trước hoặc từ cạnh. Do vậy làm tăng khả năng bắt được mọi tín hiệu.

Một máy bay mục tiêu có thể tự vệ chống lại tên lửa dẫn hướng hồng ngoại bằng cách thả những đám lửa nóng hơn sức nóng của máy bay làm tên lửa bị nhiễu loạn và dẫn nó đến các đám lửa nóng thay vì dẫn đến mục tiêu. Cách làm nhiễu khác cũng được sử dụng.

Tuy nhiên loại tên lửa phát triển gần đây nhất ASRAAM sử dụng bộ tìm kiếm "ảnh nhiệt" hồng ngoại có thể nhìn thấy mục tiêu (giống như các camera kỹ thuật số) do đó có thể phân biệt mục tiêu là máy bay mục tiêu với các nguồn nóng khác như các đám cháy. Chúng cũng có đặc điểm là góc phát hiện mục tiêu rất rộng nên có thể tấn công máy bay đối phương từ bất kỳ góc độ nào không cần phải chọn điểm phóng tên lửa.

Hệ dẫn quang điện

Một phương pháp dẫn hướng phát triển gần đây là sử dụng hình ảnh quang điện. Israel Python-5 đã sử dụng bộ tìm kiếm quang điện để dò tìm tín hiệu. Một khi phát hiện được mục tiêu tên lửa sẽ được kích hoạt để tiêu diệt mục tiêu.