干濕球溫度計工作原理是干濕球濕度計由兩支規格*相同的溫度計組成，一支稱為干球溫度計，其溫泡暴露在空氣中，用以測量環境溫度；另一支稱為濕球溫度計，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設法使紗布保持濕潤，紗布中的水分不斷向周圍空氣中蒸發并帶走熱量，使濕球溫度下降。

水分蒸發速率與周圍空氣含水量有關，空氣濕度越低，水分蒸發速率越快，導致濕球溫度越低。可見，空氣濕度與干濕球溫差之間存在某種函數關系。干濕球濕度計就是利用這一現象，通過測量干球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的。
如果空氣中水蒸汽量沒飽和，濕球的表面便不斷地蒸發水汽，并吸取汽化熱，因此濕球所表示的溫度都比干球所示要低。空氣越干燥（即濕度越低），蒸發越快，不斷地吸取汽化熱，使濕球所示的溫度降低，而與干球間的差增大。

相反，當空氣中的水蒸汽量呈飽和狀態時，水便不再蒸發，也不吸取汽化熱，濕球和干球所示的溫度，即會相等。

使用時，應將干濕計放置距地面1.2～1.5米的高處。讀出干、濕兩球所指示的溫度差，由該濕度計所附的對照表就可查出當時空氣的相對濕度。

因為濕球所包之紗布水分蒸發的快慢，不僅和當時空氣的相對濕度有關，還和空氣的流通速度有關。所以干濕球溫度計所附的對照表只適用于的風速，不能任意應用。