定向能武器是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束的能量，产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，采取束的形式，而不是面的形式向一定方向发射，用以摧毁或损伤目标的武器系统。定向能武器无论能量载体性质有什么不同，作为武器系统都有其共同的特点。
首先束能传播速度可接近光束，这种武器系统，一旦发射即可命中，无需等待；其次能量集中而且高，如高能激光束的输出功率可达到几百至几千千瓦，击中目标后使其损坏、烧毁或熔化。
另外，由于发射的是激光束或粒子束，它们被聚集得非常细，来得又很突然，所以对方难以发现射束来自何处，来不及进行机动、回避或对抗。
定向能武器主要分为两类：一类是常规定向能武器，包括各类激光、高能粒子束，也就是中性氢原子束和电子束武器；另一类是核定向能武器，包括核泵浦X光激光器、尚处于概念研究阶段的定向电磁脉冲弹、定向等离子体武器。
可作定向能武器的激光器主要有：化学激光器、准分子激光器、X光激光器、自由电子激光器和γ射线激光器。定向能武器部署方式分天基和地基两种。
天基部署是指把定向能武器设置于轨道高度为千千米级的卫星或作战平台上。化学激光器、核泵浦X光激光器、γ射线激光器具有很高的能量重量比，因而可用于天基部署；中性粒子束主要用作目标识别，它仅能在120千米以上的高空运行，故只能用于天基部署。
另一类如准分子激光器和感应直线加速器型自由电子激光器，能量重量比小，重量和体积很大，只能用于地基部署。
定向能武器，依其被发射能量的载体不同，可以分为激光武器、粒子束武器、微波武器等几种：
激光武器可分为反卫星、反天基激光武器及反战略导弹等的战略激光武器和用于毁伤光电传感器、飞机及战术导弹等的战术激光武器。
战略激光武器可攻击数千千米之外的洲际导弹，可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时，被苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”。
因此，高能激光武器是夺取宇宙空间优势的理想武器之一，也是军事大国不惜耗费巨资进行激烈争夺的根本原因。
反战略导弹激光武器的种类有化学激光器、准分子激光器、自由电子激光器和调射线激光器。自由电子激光器具有输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽等优点。但是，自由电子激光器体积庞大，只适宜安装在地面上，作陆基激光武器使用。
作战时，强激光束首先射到处于空间高轨道上的中断反射镜。中断反射镜将激光束反射到处于低轨道的作战反射镜，作战反射镜再使激光束瞄准目标，实施攻击。
通过这样的两次反射，设置在地面的自由电子激光武器，就可攻击从世界上任何地方发射的战略导弹。
由于它部署在宇宙空间，居高临下，视野广阔，更是如虎添翼。在实际战斗中，可用它对对方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。
战术激光武器主要由高能激光器，精密瞄准跟踪系统和光速控制发射系统等组成。战术激光武器的工作原理，以反导弹的防空激光武器系统为例，说明其工作原理。
首先，由远程预警雷达捕获目标，并将目标信息传送给指挥控制系统，指挥控制系统通过目标分配与坐标变换，引导精密瞄准跟踪系统捕获并锁定目标，精密瞄准跟踪系统再引导光束发射系统使发射望远镜对准目标。
当目标处于适当位置时，指挥控制系统发出攻击命令，启动激光器，由激光器发出的光束，经控制发射系统射向目标，并对其进行破坏。
粒子束武器是用高能强流加速器将粒子源产生的电子、质子和离子加速到接近光速，并用磁场把它聚集成密集的束流，直接或去掉电荷后射向目标，靠束流的动能或其他效应使目标失效。
除了粒子加速器外，粒子束武器还包括能源、目标识别与跟踪、粒子束瞄准定位和指挥与控制等系统。其中粒子加速器是粒子束武器系统的核心，用于产生高能粒子束。
为了对付加固目标，要把被加速粒子的能量提高到100MeV，甚至要提高到200MeV，并要求能源在600秒内连续提供100兆瓦的功率，最大流强10千安，脉冲宽高70纳秒，平均每秒产生5个脉冲。
粒子束武器对目标的破坏能力比激光武器更强。其主要特点是：穿透力强、能量集中，脉冲发射率高，能快速改变发射方向。根据其使用特点，粒子束武器分为两大类：
一类是在大气中使用的带电粒子束武器，它可以实施直接击穿目标的“硬”杀伤，也可以实施使目标局部失效的“软”杀伤；另一类是在外层空间使用的中性粒子束武器，主要用于拦截助推段导弹，也可以拦截中段或再入段目标。
粒子束武器的主要缺点：其一是带电粒子在大气层内传输能量损失较大；其二是由于束流扩散，使得在空气中使用的粒子束，只能打击近距离目标；其三是地磁场影响而使束流弯曲。因此，这种武器距离实战应用还需相当长时间。
微波武器是一种采用强微波发射机、高增益天线以及其他配套设备，使发射出来的强大的微波束会聚在窄波束内，以强大的能量杀伤、破坏目标的定向能武器，其辐射的微波波束能量，要比雷达大几个数量级。
微波武器可用于杀伤人员，就其杀伤机理而言，有“非热效应”与“热效应”两种。“非热效应”是利用每平方厘米3~13毫瓦的弱波能量照射人体，以引起人员烦躁、头痛、神经紊乱、记忆力衰退等。这种效应如果用到战场上时，可使各种武器系统的操作人员产生上述心理变态，导致武器系统的操作失灵。
而“热效应”则是利用强微波辐射照射人体，能量密度为每平方厘米20瓦，照射时间为1~2秒，通过瞬时产生的高温高热，造成人员的死亡。
微波束另一个特点是，它可以穿过缝隙、玻璃或纤维进入坦克装甲车辆内部，烧伤车辆内的乘员。微波武器还可以使现代化武器系统中的电子设备及元器件失效或损坏。
例如，用每平方厘米0.01~1微瓦的弱微波能量，就可以干扰相应频段的雷达和通信设备的正常工作。
每平方厘米10~100瓦的强微波辐射形成的瞬变电磁场，可使金属目标表面产生的感应电流与电荷，通过天线、导线和各种开口或缝隙，进入坦克装甲车辆、导弹、飞机、卫星等武器内部，破坏各种敏感元件如传感器、电子元器件等，使武器系统失去效能。
达到每平方厘米1000~10000瓦的超强微波能量，可在很短时间内使目标因受高热而导致破坏，甚至能够引爆武器中的炸药等，使武器被毁坏。
微波武器与激光束、粒子束武器相比作用距离更远，受天气影响更小，从而使对方相应对抗措施更加复杂化。美国已研制能在微波波段产生千兆瓦脉冲功率的实验型微波发射管，并希望最终脉冲功率达到100千兆瓦。
微波武器目前存在的问题：一是对有核防护设施的目标无效；二是使用中对友邻部队可能构成威胁。为了发挥微波武器的作用，其功率必须很大，这样就可能对在一定范围内的友邻部队的电子系统构成巨大威胁；三是微波武器可能遭受反辐射导弹的攻击。反辐射导弹是一种寻的无线电和雷达信号的导弹。不言而喻，由于微波武器能发射出功率很大的电磁波，反辐射导弹被看作是微波武器的天敌。
定向能武器技术虽然取得了重大进展，但仍存在大量的科学和工程上的困难问题有待解决：它的关键部件激光器和中性粒子束的一些性能还必须提高十倍到几百倍，尚需较长时间的深入研究，才能对它的效能、生存能力和效费比做出比较确切的判断。
拓展阅读
据专家分析，陆海空三军中，由于海军对微波武器在重量、空间和功率方面提出的限制条件较少。因此，海军型微波武器有可能在未来10~20年内首先投入使用。