Die Wellenausbreitung einer Raumwelle erfolgt von der Antenne aus in den freien Raum. Raumwellen haben kürzere Wellenlängen als Bodenwellen und breiten sich geradlinig aus. Sie treten vorwiegend im Kurzwellenbereich auf und können an atmosphärisch leitenden Schichten wieder auf die Erdoberfläche reflektiert werden. Wegen ihrer Ausbreitung werden sie im Englischen als Space Wave Propagation bezeichnet.
Die kürzeste Entfernung vom Sender bis zu dem Punkt, an dem eine reflektierte Raumwelle wieder auf die Erdoberfläche trifft, ist die Raumwelle-Sprungentfernung, Sky Wave Skip Distance. Die Reflexion der Raumwellen ist abhängig von ihrer Wellenlänge und erfolgt in den leitenden Schichten der Ionosphäre zwischen 50 km und 300 km Höhe. Die Aktivität der Ionosphäre ist vom Sonnenstand abhängig und damit tageszeitabhängig.
Die atmosphärische Brechung bzw. Refraktion der Raumwelle führt dazu, dass der Funkhorizont über den sichtbaren Bereich und über den Ausbreitungsbereich der Bodenwelle hinaus erweitert wird. In der Funktechnik führt das zu Überreichweiten. Je nach Erweiterung des Funkhorizonts spricht man auch von Superrefraktion. Diese tritt bei Hochdruck und inversen Wetterlagen mit verringerter Luftfeuchtigkeit statt. Die Distanz zwischen dem Punkt auf der Erdoberfläche, der mit Bodenwellen erreicht werden kann, und dem Punkt an dem die kürzeste reflektierte Raumwelle auf die Erdoberfläche trifft, ist die Totzone, Skip Zone. In der Skip Zone ist kein Funkempfang möglich, weder die Bodenwelle noch die Raumwelle.
Die Raumwelle macht man sich bei Übertragungen im Kurzwellenbereich zunutze, aber auch beim Over-the-Horizon-Radar ( OTH).