Ada berbagai metode pengukuran kelembaban, sebagian besar menggunakan alat yang disebut higrometer. Higrometer dapat bekerja dalam berbagai cara, tergantung pada jenisnya, dan merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan kelembaban di udara. Beberapa terhubung ke perangkat lain yang disebut humistat, yang terhubung ke humidifier dan dehumidifier, dan membantu mengontrol tingkat kelembaban di udara.
Salah satu jenis higrometer menggunakan rambut, biasanya manusia, yang dipasang pada tuas di dalam unit. Ketika kelembaban di udara meningkat, rambut meregang, dan kemudian berkontraksi ketika berkurang. Tuas umumnya terhubung ke dial yang menampilkan pembacaan kelembaban.
Metode lain pengukuran kelembaban menggunakan higrometer termasuk psikrometer serta higrometer listrik. Kedua metode ini cukup akurat, meskipun versi listriknya lebih canggih dalam desain. Ada juga higrometer kimia yang serupa dalam efektivitas.
Psikrometer, juga dikenal sebagai higrometer dua bola, bekerja dengan menggunakan dua bola termometer. Satu bohlam kering dan mengukur suhu di udara. Bola lampu lainnya ditutupi zat, biasanya sumbu atau kain kasa, dan kemudian dibasahi. Setelah dibasahi, bola lampu terkena udara yang bergerak, baik melalui kipas angin atau dengan mengayunkan psikrometer melalui udara. Saat air menguap di udara yang bergerak, suhu pada termometer akan turun. Jumlah penurunan suhu membantu untuk mengetahui jumlah kelembaban di udara.
Metode pengukuran kelembaban ini mirip dengan ketika seseorang berenang di hari yang hangat dan berangin. Sebelum masuk ke dalam air, suhu terasa hangat meski diterpa angin sepoi-sepoi. Jika seseorang melompat ke dalam air dan menjadi basah lalu kembali keluar, tiba-tiba angin sepoi-sepoi terasa sangat sejuk. Ini disebut pendinginan evaporatif. Umumnya, semakin rendah kelembaban di udara, semakin besar penurunan suhu.
Higrometer listrik bekerja dengan mengukur hambatan listrik suatu zat tertentu. Sebagian besar zat, seperti litium klorida, memiliki resistensi yang bervariasi terhadap arus listrik berdasarkan kelembaban di udara. Perbedaan ini kemudian dihitung untuk menampilkan kelembapan.
Higrometer kimia bekerja dengan menggunakan zat kimia dan memaparkannya ke udara. Bahan kimia akan diukur sebelum terpapar dan kemudian diukur lagi setelahnya. Setiap perubahan berat menunjukkan berapa banyak kelembaban di udara.
Meskipun higrometer adalah metode pengukuran kelembaban yang cukup akurat, cara paling akurat untuk menguji kelembaban dalam skala global adalah melalui penggunaan satelit. Satelit khusus dapat mendeteksi kelembaban yang tepat di troposfer, sehingga memberikan pembacaan yang akurat tentang kondisi cuaca di seluruh dunia. Mereka mampu melacak perubahan mendadak dalam kelembaban dan pola cuaca untuk memprediksi badai guntur, angin, dan perubahan iklim.