I sensori di temperatura e di umidità sono di solito progettati in due variazioni principali. In una, il sensore agisce come attivatore o un interruttore quando viene raggiunto un determinato livello di temperatura o umidità, quindi il sensore viene attivato così come un circuito specifico. Altre versioni più complesse sono utilizzate per misurare la temperatura momentanea o l'umidità nell'aria dell'ambiente. Non ha un punto di scatto, ma una risposta analogica variabile al livello delle due letture atmosferiche.

Un sensore di temperatura semplice si basa su principi di espansione metallica di termodinamica. Quando la temperatura cambia, il metallo si piega fino a che non avviene un contatto o viene rimosso da un meccanismo di commutazione. Questo implica che è stata raggiunta la temperatura desiderata. Sensori di temperatura più complessi, specialmente per i circuiti elettronici, si basano sulla caduta della tensione in un transistor per determinare la temperatura di corrente. Poiché il delta della tensione dei dispositivi del transistor è ben noto come fattore di temperatura, è molto semplice determinare la temperatura misurando la tensione dalla base all'emettitore.

I sensori di umidità di solito hanno un modo per misurare la temperatura dell'aria poiché l'umidità è la relazione tra umidità dell'aria e temperatura dell'aria corrente. I sensori di umidità in genere si basano su un condensatore per determinare il contenuto di umidità. L'elemento dielettrico tra le due piastre può raccogliere molecole di acqua e avere un valore k regolato in base a un modello noto. Ciò influenza la tensione in un modo che può essere rilevato e riportato.