การแผ่กระจายของคลื่นวิทยุมีหลายลักษณะ ขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่น ลักษณะที่สำคัญมีสาม แบบ คือ

            แบบที่หนึ่ง คลื่นจะแผ่กระจายขนานไปกับพื้นผิวโลก (ground-wavepropagation) สามารถเดินทางไปในระยะไกลได้ คลื่นที่แผ่กระจาย แบบนี้จะเป็นคลื่นที่มีความถี่ไม่เกินประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ (หนึ่งเมกะเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งล้าน เฮิรตซ์) ดังเช่น คลื่นวิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็ม

            การแผ่กระจายแบบที่สองจะเป็นการสะท้อนจากชั้นบรรยากาศ เรียกว่า แผ่กระจาย โดยคลื่นฟ้า (sky-wave propagation) การสะท้อนคลื่นเป็นคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศ ความถี่ที่ชั้นบรรยากาศสะท้อนลงมา อยู่ในช่วงประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ ถึงประมาณ ๓๐ เมกะเฮิรตซ์ อนึ่งการสะท้อนคลื่นของชั้นบรรยากาศ ในตอนกลางวัน และกลางคืน อาจแตกต่างกันบ้าง บางความถี่จะสะท้อนเฉพาะกลางคืน คุณสมบัติของการสะท้อนคลื่น จะแปรเปลี่ยนตามปริมาณประจุ ที่เกิดขึ้น (ionization) ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งขึ้น อยู่กับพลังจากแสงอาทิตย์เป็นหลัก ในบางครั้งที่ มีพายุพลังอาทิตย์ (solar wind) คุณสมบัติของ ชั้นบรรยากาศก็จะเปลี่ยนแปลงไปได้มากวิทยุ สมัครเล่นและวิทยุกระจายเสียงข้ามประเทศ คลื่นสั้น (short wave) จะใช้ความถี่ในย่านนี้ ทำให้ ผู้รับที่อยู่ห่างไกลสามารถรับฟังได้ เพราะมีการ สะท้อนคลื่นโดยชั้นบรรยากาศหนึ่งครั้งหรือ มากกว่าหนึ่งครั้งก็ได้

การแผ่กระจายคลื่นแบบที่สาม จะเป็นการแผ่กระจายโดยตรงเรียกว่า การแผ่กระจายในแนวสายตา (line-of-sight propagation) กล่าวคือ จุดที่รับคลื่นได้คือ จุดที่มองเห็นได้จากเสาอากาศ ของเครื่องส่ง การกระจายคลื่นแบบนี้จะไม่ สามารถรับจากจุดบนพื้นโลกที่มีระยะทางไกล เนื่องจากความโค้งของพื้นผิวโลกบังเอาไว้

หลักการทำงานของเครื่องส่งและรับวิทยุ

นอกจากนี้ ความชื้นในอากาศ และชั้นบรรยากาศ สามารถดูดซึมพลังงานของคลื่นวิทยุได้ บางความถี่จะถูกดูดซึมมากกว่าความถี่อื่นๆ ดังนั้น เมื่อลักษณะอากาศเปลี่ยนไป คุณภาพการรับสัญญาณวิทยุ ก็อาจจะแตกต่างกันไปด้วย

คลื่นกระจายไปตามพื้นโลก (ground-wave propagation) เหมาะกับความถี่ต่ำกว่า ๒ เมกะเฮิตซ์