Принцип действия нелинейного локатора состоит в облучении объекта поиска зондирующим высокочастотным электромагнитным колебанием (радиоимпульсом) повышенной мощности и в последующем приеме и сравнительном анализе откликов объекта на частотах второй и третьей гармоник зондирующего сигнала. Способность локатора обнаруживать объекты, содержащие электронные компоненты, основана на нелинейных свойствах полупроводников. Любые радиоэлектронные устройства состоят из печатных плат с проводниками (антеннами), к которым подключены полупроводниковые элементы: диоды, транзисторы, микросхемы, представляющие для высокочастотного зондирующего сигнала локатора набор нелинейных отражателей. В результате облучения мощным высокочастотным сигналом на этих антеннах наводятся переменные ЭДС. Элементами с нелинейной вольт-амперной характеристикой они преобразуются в высокочастотные сигналы, кратные частоте зондирования (гармоники), переизлучаемые в пространство. Переизлученный сигнал поступает на вход приемников локатора, настроенных на частоты гармоник 2-го и 3-го порядка. По критерию наличия в спектре принимаемого сигнала 2-ой и 3-ей гармоник частоты собственного передатчика устанавливается факт присутствия в зоне зондирования скрытого радиоэлектронного устройства, независимо от того, находится ли оно во включенном или выключенном состоянии. Принято считать, что обнаруженное нелинейное устройство является искусственным полупроводником, если уровень второй гармоники превышает уровень третьей. Если имеет место обратная ситуация (уровень второй гармоники ниже уровня третьей), то обнаруженный нелинейный элемент обычно считается естественным нелинейным отражателем типа МОМ (металл-окисел-металл). Однако практика использования нелинейного локатора говорит о том, что иногда критерий сравнения уровней 2-ой и 3-ей гармоники для идентификации природы нелинейного объекта не работает (например, у естественного образования МОМ вторая гармоника может оказаться выше третьей). В таких случаях целесообразным может оказаться дополнительный спектральный анализ второй и третьей гармоники (или ЧМ демодуляция отклика 2-ой/3-ей гармоники) при одновременном физическом воздействии на объект поиска. У нелинейных объектов естественного происхождения при физическом воздействии (простукивании) ширина спектра 2-ой/3-ей гармоники увеличивается, в то время как у искусственных объектов она практически не меняется.