L'antenne wifi isotrope, c'est à dire rayonnant de la même façon dans toutes les directions, est un modèle théorique irréalisable dans la pratique. En réalité, l'énergie rayonnée par une antenne wifi est répartie inégalement dans l'espace, certaines directions étant privilégiées : ce sont les lobes de rayonnement. Le diagramme de rayonnement d'une antenne wifi permet de visualiser ces lobes dans les trois dimensions, dans le plan horizontal ou dans le plan vertical incluant le lobe le plus important. La proximité et la conductibilité du sol ou des masses conductrices environnant l'antenne wifi peuvent avoir une influence importante sur la forme du diagramme de rayonnement. Une antenne directive possède un ou deux lobes nettement plus important que les autres ; elle sera d'autant plus directive que le lobe le plus important sera étroit. Si la station radio captée ne se trouve pas toujours dans la même direction il peut être nécessaire d'orienter l'antenne en la faisant tourner avec un moteur. Certaines antennes de poursuite de satellites sont orientables en azimut (direction dans le plan horizontal) et en site (hauteur au dessus de l'horizon). Les antennes directives sont utilisées en radiogoniométrie. Une direction de faible gain peut être mise à profit pour éliminer un signal gênant (en réception) ou pour éviter de rayonner dans une région où il pourrait y avoir interférence avec d'autres émetteurs. Une antenne wifi équidirective ou omnidirectionnelle rayonne de la même façon dans toutes les directions du plan horizontal. Le gain d'une antenne par rapport à l'antenne isotrope est dû au fait que l'énergie est focalisée dans une direction, comme l'énergie lumineuse d'une bougie peut être concentrée grâce à un miroir ou une lentille convergents. Il s'exprime en 'dBi ' (décibels par rapport à l'antenne isotrope). Les mesures sur les antennes wifi sont effectuées en espace libre ou en chambre anéchoïde.

Diagramme de rayonnement sur le terrain de l'antenne wifi sur le Plan-H (champ magnétique) d'une antenne wifi séctorielle