L'orientation du phaseur du champ électrique généré par une antenne est appelée polarisation; elle est généralement linéaire (horizontale ou verticale).
La polarisation de l'antenne joue un rôle dans la qualité de transmission. Ainsi, supposons que l'on dispose de 2 antennes à polarisation verticale. Si une antenne est placée dans un sens et l'autre à 900, le signal reçu sera nul. Si les antennes sont alignées, le signal reçu sera maximum (abstraction faite des problèmes de réflexion et de diffraction qui peuvent générer un signal en opposition de phase). Le problème est plus délicat pour des antennes à polarisation circulaire car de telles antennes produisent un champ électrique dont le phaseur tourne dans le sens horlogique ou anti-horlogique. Il faut alors utiliser des antennes pairées pour garantir une transmission de qualité suffisante.
En pratique, on utilise des antennes à ondes polarisées lorsque la transmission se fait en espace libre, c'à-d. sans obstacle comme pour une liaison par faisceau hertzien, ou pour des propagations à grande distance. On peut aussi utiliser des antennes polarisées pour caractériser l'environnement de propagation et déterminer le taux de polarisation croisée, c'est-à-dire le résidu en puissance d'une polarisation sur l'autre polarisation. Complémentairement, il est possible de ``jouer'' sur la polarisation pour optimiser certains paramètres de propagation et affecter les effets de multitrajets et de diffraction.