Dơi sử dụng định vị bằng tiếng vang bằng cách phát ra sóng âm thanh; khi những sóng âm đó chạm vào một vật thể gần đó, nó tạo ra một tiếng vang sau đó bị dội ngược trở lại con dơi. Sau đó, con dơi sẽ giải mã tiếng vang là sự tồn tại của một vật thể theo hướng mà tiếng vang phát ra.
Dơi sử dụng khả năng định vị bằng tiếng vang như một phương tiện điều hướng trong bóng tối và xác định vị trí của con mồi. Một số loài dơi phát ra âm thanh từ miệng, trong khi những con khác dùng mũi để định vị bằng tiếng vang. Điều này cho phép chúng xác định chính xác con mồi của mình ngay cả trong những hang động tối tăm nhất.
Khi một con dơi lắng nghe sóng âm trả lại cho nó, não của nó sẽ giải mã âm thanh và xác định chính xác khoảng cách của vật thể bằng cách xem xét thời gian nó quay trở lại âm thanh. Thời gian để sóng âm trở lại dơi càng lâu thì vật ở càng xa. Sử dụng khả năng định vị bằng tiếng vang, con dơi cũng có thể xác định độ lớn của vật thể, nó có đang di chuyển hay không và theo hướng nào.
Một con dơi có thể biết một vật ở bên trái hay bên phải của nó bằng cách so sánh thời gian âm thanh truyền đến tai trái với thời gian âm thanh truyền đến tai phải. Nếu âm thanh truyền đến tai trái của con dơi trước khi nó đến tai phải, thì con dơi có thể kết luận rằng vật thể nằm ở bên trái của nó.
Trong hầu hết các trường hợp, âm thanh mà dơi tạo ra khi sử dụng định vị bằng tiếng vang có âm vực cực cao và vượt quá tầm nghe của con người.
