Echolokacja służy nietoperzom do orientacji w ciemności. Ultradźwięki emitowane przez nietoperze rozchodzą się koliście od jego głowy, a odbite wracają do uszu i informują o otoczeniu. Siła odbitych wibracji informuje zwierzę o odległości, natomiast różnica czasowa pomiędzy odbiorem odbić wskazuje kierunek ruchu ofiary. Większość nietoperzy posługujących się echolokacją wytwarza dźwięki o częstotliwości 20 do 80 kHz, a niektóre nawet od 120 do 210 kHz. Sygnały są rejestrowane jako zmiana częstotliwości powracającej fali (efekt Dopplera). Polujący nietoperz szuka zdobyczy emitując 5 do 10 impulsów w ciągu sekundy. W momencie zlokalizowania lecącego owada liczba impulsów wzrasta do 15-50 na sekundę, a w kolejnej fazie do 200 impulsów na sekundę. Wtedy uzyskuje dokładną stałą informacje o celu.

Echolokacja nietoperzy daje nowe możliwości badania tych ssaków. Skonstruowano detektory ultrasoniczne (batdetektory), które pozwalają na zamianę ultradźwięków na dźwięki słyszalne przez ludzi. Okazało się, że poszczególne gatunki wydają specyficzne sygnały i mogą być zidentyfikowane przez doświadczonych badaczy lub przy pomocy specjalistycznej aparatury. Praca badacza nietoperzy (chiropterologa) upodobniła się do pracy ornitologa, dla którego głównym sposobem identyfikacji ptaków są ich głosy. Dzięki temu można obecnie prowadzić badania nietoperzy bez potrzeby chwytania ich, co dotychczas nie było możliwe.