El murciélago produce un sonido con su laringe (esencialmente igual a la humana, pero más grande en relación al tamaño del murciélago) y los modifica con extrañas formaciones en su boca y nariz. Cuando los ecos retornan, alcanzan sus tímpanos que cambian el sonido en vibraciones hacia los huesos del oído interno e informan al cerebro sobre los ecos recibidos.

La frecuencia de los sonidos de orientación emitidos llega a los 50000 y 70000 c.p.s. en presencia de un obstáculo y alrededor de 30000 c.p.s. al aire libre. El murciélago radia sonidos de alta frecuencia para detectar los objetos en su alrededor. La reflexión de esos sonidos, inaudibles para los humanos, le permite trazar un "mapa" de su entorno al analizar en vuelo todos los sonidos que retornan. Esto les permite no sólo navegar en la completa oscuridad de las cuevas y en la luz de baja intensidad dentro del bosque, sino también dirigirse hacia insectos voladores.

Por ejemplo, capta la onda sonora que emite y rebota en una mosca y compara lo emitido con lo recibido. El tiempo que transcurre entre la emisión y la recepción le provee una información precisa sobre la dirección, movimiento, forma o distancia a la que se halla el insecto u otro elemento.

Otra característica asombrosa de este sistema es que el oído de los murciélagos no puede percibir ningún otro sonido más que el propio. El espectro de frecuencias audibles está muy acotado en estas criaturas, cosa que normalmente debería crearles un gran problema debido al efecto Doppler. Es decir, si la fuente de sonido y el receptor están relativamente quietos, el receptor detectará en la misma frecuencia emitida por la fuente. Sin embargo, si uno de los dos se mueve, la frecuencia en que se lo detecta será distinta a la de emisión. En ese caso la frecuencia de la onda reflejada puede caer dentro de las que resultan inaudibles para el murciélago.

Las llamadas desde el murciélago pueden alcanzar hasta los 130 decibelios, registrado como el más intenso de todos los animales voladores en el mundo.

El proceso de ecolocación ha sido dividido en dos categorías: ecolocación de bajo ciclo y la ecolocación de alto ciclo. Con el ciclo de bajo los murciélagos hacen llamadas cortas que les permiten, terminar de hacer sus propias llamadas antes de que reboten. El murciélago contraerá los músculos del oído medio para que sus propias llamadas no hagan daño a sus oídos internos.