A tecnologia de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas ("MIMO - Multiple Input Multiple Output") é uma ramificação da área de estudo das Antenas Inteligentes. Estas representam um grupo de aparelhos dotados de sensores acoplados a um processador digital, que é capaz de interpretar o sinal captado pelos sensores através da aplicação de algoritmos que permitem um melhor aproveitamento do sinal, reduzindo o efeito destrutivo da interferência e maximizando o ganho na transmissão do referido sinal.

MIMO tem a estrutura descrita acima, onde os sensores são comumente chamados de antenas. A inovação presente nesse modelo é que as antenas são usadas tanto no transmissor (múltiplas saídas) quanto no receptor (múltiplas entradas). Há uma otimização na hora de o transmissor enviar o sinal, e na hora de o receptor interpretar o sinal. Essa é uma das razões que explicam as altas taxas de transmissão que podem ser alcançadas com MIMO.

A quantidade de antenas utilizada nos transmissores/receptores varia de um aparelho para outro, e não é necessário que o dois tenham o mesmo número de antenas. Não é difícil encontrar transmissores e receptores com números diferentes de antenas acopladas, embora a maior parte possua uma quantidade igual de sensores. O mais comum são pares 2x2 e 4x4.

A transmissão dos sinais pode ocorrer de formas variadas: o sinal pode ser dividido em feixes isolados, onde cada feixe é enviado por uma das antenas; ou o sinal pode ser enviado na íntegra por mais de uma antena para receptores diferentes. Tem ainda a possibilidade de se juntar dois ou mais transmissores que enviarão o sinal em conjunto, em paralelo. Essas formas de transmissão serão abordadas adiante.

A utilização de MIMO é apontada como uma das alternativas mais viáveis para a melhoria da qualidade nas comunicações sem fio, considerando que as taxas nominais de transmissão alcançam 300 Mbps, muito superior ao padrão sem fio mais usado atualmente, que alcança 54 Mbps. A implementação de MIMO foi uma solução encontrada por pesquisadores para aumentar a capacidade de comunicação em uma rede sem fio, que nunca conseguiu ser superior aos 100 Mbps da rede Ethernet.