Il principio di funzionamento degli strumenti a tempo di volo si basa sulla misura del tempo impiegato da un raggio luminoso ad arrivare su un bersaglio e poi a tornare indietro riflesso dal bersaglio stesso.

Fu Galileo Galilei, per primo, nel diciassettesimo secolo ad applicare questa tecnica per la valutazione delle distanze.

Il suo scopo era anche quello di provare che la luce è un'entita fisica che si propaga nello spazio e non, come si credeva all'epoca, un fenomeno che si manifesta in modo istantaneo in un luogo.

Per l'esperimento galileiano due persone entrambe con una lanterna accesa e coperta si misero su due colline distanti fra loro 1 km: veniva misurato il tempo intercorso da quando la prima persona scopriva la sua lanterna e la seconda percepiva la luce.

I limiti tecnologici dell'epoca non consentirono la riuscita dell'esperimento:la distanza tra le due lanterne era di 2km che la luce percorre in 6.6 µs.

Tale tempo non era certamente misurabile.

Fizeau, a Parigi, duecento anni più tardi, riuscì nell'esperimento.