การวัดความชื้นหรือปริมาณไอน้ำในบรรยากาศมีความสำคัญยิ่งอย่างหนึ่งเช่นกัน เพราะปริมาณไอน้ำเป็นสิ่งที่ช่วยบอกความเป็นไปของอากาศปัจจุบันและล่วงหน้าได้ด้วย

การวัดความชื้นในบรรยากาศวัดได้หลายวิธีดังนี้
๑. การวัดความชื้นสัมพัทธ์ (relative humidity) คือการวัดอัตราส่วน (เป็นร้อยละ) ของจำนวนไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศในขณะนั้น ต่อจำนวนไอน้ำที่อาจจะมีอยู่ได้ เมื่ออากาศนั้นอิ่มตัวด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน
๒. การวัดความชื้นสัมบูรณ์ (absolute humidity) คือการวัดปริมาณของไอน้ำในอากาศเป็นกรัมต่ออากาศชื้นหนัก ๑ กิโลกรัม
๓. การวัดอัตราส่วนผสม (mixing ratio) คือการวัดปริมาณของไอน้ำในอากาศเป็นกรัมต่ออากาศแห้งหนัก ๑ กิโลกรัม โดยที่ปริมาณไอน้ำในอากาศมีจำนวนน้อย เมื่อเทียบกับน้ำหนักของอากาศ ดังนั้นจะเห็นว่า ความชื้นสัมบูรณ์ และอัตราส่วนผสม เป็นตัวเลขใกล้เคียงกันและบางครั้งอาจใช้แทนกันได้
๔. การวัดจุดน้ำค้าง (dew point) คือการวัดอุณห-ภูมิของอากาศ เมื่ออากาศนั้นเย็นลงจนถึงจุดอิ่มตัวโดยความกดอากาศและปริมาณไอน้ำไม่เปลี่ยนแปลง
น้ำค้าง (dew) คือไอน้ำซึ่งกลั่นตัวบนต้นไม้ หญ้าหรือวัตถุซึ่งอยู่ตามพื้นดิน และจะเกิดขึ้นเมื่ออากาศมีอุณหภูมิเย็นลงต่ำกว่าจุดน้ำค้าง
อุณหภูมิของจุดน้ำค้างมีประโยชน์สำหรับแสดงลักษณะอากาศว่าชื้นหรือแห้งมากน้อยเท่าใด ถ้าอุณหภูมิของอากาศใกล้เคียงกับอุณหภูมิของจุดน้ำค้างก็แสดงว่าไอน้ำในอากาศพร้อมที่จะกลั่นตัวเป็นเมฆหรือหมอกได้ง่าย
ความชื้นสัมพัทธ์คือตัวเลข (เป็นร้อยละ) ซึ่ง
แสดงถึงความสามารถของอากาศที่จะรับจำนวนไอน้ำไว้ได้ ณ อุณหภูมิที่เป็นอยู่ขณะนั้น หรือแสดงว่าในขณะนั้นอากาศอยู่ใกล้กับการอิ่มตัวเพียงใด เมื่อมีไอน้ำอยู่ในบรรยากาศเต็มที่เราเรียกว่า "อากาศอิ่มตัว" (saturation) คืออากาศมีความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ ๑๐๐ นั่นเอง
จากการทดลองเราทราบว่าในอากาศอิ่มตัว ๑ ลูกบาศก์เมตรที่ ๒๐° ซ. มีจำนวนไอน้ำ ๑๗.๓ กรัมแต่ถ้าวันใดที่อุณหภูมิ ๒๐° ซ. มีจำนวนไอน้ำอยู่เพียง ๑๐ กรัมต่อลูกบาศก์เมตร จะหาความชื้นสัมพัทธ์ได้ ดังนี้
ความชื้นสัมพัทธ์ = ๑๐.๐
๑๗.๓ x ๑๐๐ = ๕๘%

ตารางแสดงปริมาณไอน้ำในอากาศอิ่มตัวซึ่งขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ และแสดงความชื้นสัมพัทธ์และจำนวนไอน้ำซึ่ง สามารถอยู่ในอากาศ ๑ ลูกบาศก์เมตรได้เต็มที่

อุณหภูมิ <ซ.	ความชื้นสัมพัทธ์ (ร้อยละ)
๓๐	๑๖	๒๔	๓๑	๔๕	๕๗	๑๐๐ (อิ่มตัว)
๒๐	๒๘	๔๒	๕๔	๗๙	๑๐๐ (อิ่มตัว)
๑๖.๑	๓๖	๕๓	๖๙	๑๐๐ (อิ่มตัว)
๑๐	๕๒	๗๗	๑๐๐ (อิ่มตัว)
๖.๑	๖๗	๑๐๐ (อิ่มตัว)
๐	๑๐๐ (อิ่มตัว)
	๔.๘๕	๗.๒๗	๙.๔๑	๑๓.๖๕	๑๗.๓๑	๓๐.๔๐
	จำนวนไอน้ำเป็นกรัมต่ออากาศ ๑ ลูกบาศก์ เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ ๑๐๐

เครื่องมือสำหรับวัดความชื้นในบรรยากาศมีอยู่หลายชนิด เช่น

๑. ไซโครมิเตอร์แบบตุ้มแห้ง - ตุ้มเปียก(dry and wet bulb psychrometer) ซึ่งประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์สองอัน อันหนึ่งเป็นเทอร์มอมิเตอร์ธรรมดาหรือเรียกว่า "ตุ้มแห้ง" อีกอันหนึ่งเป็นเทอร์มอมิเตอร์ซึ่งมีผ้ามัสลินหรือผ้าเปียกหุ้มที่ตุ้ม ซึ่งมีสายต่อไปยังถ้วยน้ำข้างใต้เรียกว่า "ตุ้มเปียก" เมื่อเปิดพัดลมลมจะพัดทำให้ระดับปรอทของตุ้มเปียกลดลงเนื่องจากการระเหยของน้ำ อุณหภูมิต่ำสุดที่ปรอทลดลงนี้เรียกว่า "อุณหภูมิตุ้มเปียก" (wet bulb temperature)จากค่าของอุณหภูมิตุ้มแห้ง และตุ้มเปียกนี้ สามารถคำนวณหาความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศได้จากค่าในตารางซึ่งได้คำนวณไว้แล้ว
๒. ไฮโกรกราฟ (hygrograph) คือ เครื่องบันทึกค่าความชื้นของอากาศลงบนกระดาษกราฟ โดยใช้เส้นผมของมนุษย์หรือขนของสัตว์บางชนิด นำมาขึงให้ตึงและต่อกับคานกระเดื่องและแขนปากกา เส้นผมยืดและหดตัวตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้นของบรรยากาศ คือ จะยืดตัวเมื่อความชื้นสัมพัทธ์มีค่าสูงขึ้น การยืดและหดของเส้นผมนี้จะทำให้คานกระเดื่อง และแขนปากกาเขียนเส้นบนกระดาษกราฟและแสดงตัวเลขของความชื้นของอากาศ เครื่องบันทึกที่สามารถบันทึกอุณหภูมิ ความกด และความชื้นสัมพัทธ์ ได้พร้อมกัน ๓ อย่างนี้เรียกว่า "บารอเทอร์มอ ไฮโกรกราฟ" (barothermo-hygrograph)

การตรวจลมในระดับสูงจากพื้นดินมีความสำคัญในการพยากรณ์และการเข้าใจภาวะของอากาศและมีความสำคัญในการบินเป็นอย่างมาก การตรวจลมในระดับสูงนี้ ทำได้โดยใช้เครื่องเรดาร์หรือลูกโป่งลอยหรือลูกบัลลูนนำ (pilot balloon) ที่มีก๊าซไฮโดรเจนหรือฮีเลียมบรรจุอยู่ กับใช้กล้องวัดมุม (theodolite)ซึ่งเป็นกล้องที่มีลักษณะคล้ายกับกล้องที่ใช้ในการสำรวจแผนที่ กล้องวัดมุมนี้ สามารถวัดมุมตามแนวนอน และแนวตั้งของลูกโป่งที่กำลังลอยอยู่เพื่อนำไปคำนวณหาตำแหน่งและความเร็วของลูกบัลลูน
เมื่อเราทำการตรวจตำแหน่งและความสูงของบัลลูนเป็นระยะๆ แล้ว เราก็สามารถใช้วิชาตรีโกณ-มิติคำนวณหาความเร็วและทิศของลมได้สะดวก
การใช้ลูกบัลลูนนำกับกล้องวัดมุมนั้น มีข้อเสียอยู่บ้างตรงที่ว่า ถ้าบัลลูนผ่านเข้าไปในเมฆ หรือขณะที่มีเมฆมากผู้ตรวจจะมองไม่เห็นลูกบัลลูนและไม่สามารถทำการตรวจต่อไปได้ ในการแก้ปัญหานี้ เราใช้เครื่องอิเล็กทรอนิกส์หรือเรดาร์ตรวจหาความเร็วของลมแทนกล้องวัดมุมได้ เพราะเครื่องอิเล็กทรอนิกส์หรือเรดาร์สามารถส่งสัญญาณผ่านเมฆได้ แต่เครื่องอิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องเรดาร์เป็นของซึ่งมีราคาแพงมาก