Do bước sóng dài, nên sóng vô tuyến VLF có thể khúc xạ qua các chướng ngại lớn và không bị chặn bởi các dãy núi lớn, nó có thể lan truyền như một sóng mặt đất theo bề mặt cong của Trái Đất. Chế độ chính của truyền lan đường dài là cơ chế ống dẫn sóng tầng điện ly của Trái Đất.[1] Trái Đất được bao quanh bởi một lớp ion dẫn điện trong khí quyển, tầng điện ly lớp D có độ cao cách mặt đất 60 km,[2] tầng này phản xạ sóng vô tuyến VLF. Tầng điện ly và Trái Đất tạo thành một "ống dẫn" ngang cho vài bước sóng VLF cao, có vai trò như một ống dẫn sóng "nhốt" sóng không để chúng thoát ra ngoài không gian. Sóng VLF đi theo đường zigzag quanh Trái Đất, phản xạ bởi Trái Đất và tầng điện ly trong chế độ TM (sóng ngang). Sóng VLF có độ suy giảm đường truyền rất thấp, cỡ 2-3 dB cho mỗi 1000 km,[1] nó ít bị ảnh hưởng bởi "fading",[2] nên chúng được dùng cho thông tin liên lạc tầm xa. Khoảng cách truyền lan từ 5000 đến 20.000 km đã được thực hiện bằng sóng VLF.[1] Tuy nhiên, tạp âm khí quyển (sferics) lại rất cao trong băng tần này,[2] bao gồm cả hiện tượng như "whistler" do sét gây ra.

Sóng VLF có thể xuyên sâu 10 đến 40 mét xuống nước biển, tùy thuộc vào tần số và độ mặn của nước, do đó chúng được dùng để liên lạc với tàu ngầm khi tàu ở độ sâu thấp.