Smerové mikrofóny sú navrhnuté tak, aby zachytávali zvuk primárne z jedného smeru a potlačovali zvuky prichádzajúce z ostatných smerov. Najbežnejším typom je kardioidný mikrofón, ktorého snímacia charakteristika pri grafickom znázornení pripomína tvar srdca. To znamená, že je najcitlivejší na zvuk prichádzajúci priamo spredu, zatiaľ čo zvuky zo strán sníma s menšou intenzitou a zvuky prichádzajúce zozadu takmer úplne ignoruje. Táto vlastnosť je užitočná v situáciách, keď je potrebné izolovať konkrétny zdroj zvuku od okolitého hluku. Napríklad pri nahrávaní spevu alebo podcastu sa mikrofón zameria na hlas hovorcu a minimalizuje nechcené zvuky v miestnosti, ako je ozvena alebo hluk počítača. Pri živých vystúpeniach na pódiu pomáha kardioidná charakteristika zabrániť vzniku spätnej väzby, čo je nepríjemné pískanie spôsobené tým, že mikrofón sníma sám seba z reproduktorov. Vďaka tomu, že je zadná časť mikrofónu necitlivá, môže byť odpočúvací reproduktor namierený na interpreta bez toho, aby jeho zvuk prenikal späť do mikrofónu.