高功率微波技术的形成、发展和应用建立在真空和固态微波功率器件的基础之上。用单个真空微波器件构成的振荡器可在微波频段产生千瓦以上的平均功率。传统的真空功率微波器件包括栅控管、磁控管、返波管和速调管。从20世纪70年代开始发展的回旋管和自由电子激光器分别将高功率微波产生的频率范围扩展到毫米波段和光频。虚阴极振荡器可在毫米波以下微波频段产生高功率。固态微波功率器件在可靠性和寿命方面有优点，工作频率可达到毫米波频段，但单管功率达不到高功率电平，需采用功率合成技术甚至由上千只管子合成高功率。主要的真空和固态微波功率器件的性能如图所示。

主要真空和固态微波功率器件的性能

高功率微波技术主要用于科学研究，如直线加速器和对撞机、核聚变装置。在空间和军事技术中的应用引人注目，如雷达、深部空间测控，特别是定向能量武器的应用中微波能量可高达每脉冲10千焦，平均功率高达兆瓦级，用微波可直接摧毁目标。