干濕球濕度計由兩支規格完全相同的溫度計組成，一支稱為干球溫度計，溫泡暴露在被測氣體中，用以測量環境溫度，示值用 Ta(ta) 表示。另一支為濕球溫度計，其溫泡用特制紗布包裹，紗布套要保持濕潤。當濕球周圍的空氣處于不飽和狀態時，濕球紗布套上的水分就會不斷蒸發，由于水分蒸發需要吸收熱量，從而使濕球的溫度下降，其示值用 Tw(tw) 表示。濕球水分蒸發的速度與其周圍氣體的水分含量有關，當氣體濕度越低時，水分蒸發越快，濕球溫度亦越低，反之亦然。獲得準確的干、濕球溫度后，借助于濕球方程換算出濕度值。     
由于其簡單及低成本，在過去相當長的一段時間內，干濕球濕度計是使用最多的一種類型。
一個設計及維護較好的濕度計，在溫度 5 ℃ ~80 ℃ 范圍內，若溫度準確度為 ±0.2 ℃ ，相對濕度的準確度約為 ±3%RH 。這種原理的濕度計的準確度依賴于溫度計的準確度。對于某些精確的測量，經常使用鉑電阻溫度計。總起來說，干濕球濕度計是基本測量法，如果使用經過校準的溫度計，并且正確操作，例如阿斯曼濕度計，可以得到準確的、可靠的、可重復的測量結果。因此在過去這種濕度計經常被用做標準。但是許多操作者，特別是在工業領域，沒有足夠的精力和時間，因此得到的結果是不準確的，也是不可靠的，目前干濕球濕度計正逐漸被現代儀器所代替。