Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren gibt es vor allem in zwei Ausführungen.  Bei der einen fungiert der Sensor als Auslöser oder Schalter, wenn ein bestimmtes Temperaturniveau oder ein bestimmter Feuchtigkeitsgrad erreicht wird. Daraufhin wird der Sensor ausgelöst und ein bestimmter Schaltkreis aktiviert.  Andere, kompliziertere Varianten dienen der Messung der aktuellen Ist-Temperatur oder -Feuchtigkeit der Umgebungsluft.  Hier gibt es keinen Auslösepunkt, sondern eine variierende analoge Reaktion auf die beiden atmosphärischen Messwerte.

Einfache Temperatursensoren basieren auf dem Prinzip der Wärmeausdehnung metallischer Stoffe.  Bei sich ändernder Temperatur verbiegt sich das Metall, bis der Kontakt einer Schaltvorrichtung hergestellt oder unterbrochen wird.  Dies zeigt an, dass die gewünschte Temperatur erreicht wurde.  Kompliziertere Temperatursensoren – vor allem für elektronische Schaltungen – bestimmen die aktuelle Temperatur anhand des Spannungsabfalls an einem Transistor.  Da die temperaturabhängige Spannungsdifferenz von Transistoren bestens bekannt ist, lässt sich die Temperatur sehr einfach anhand der gemessenen Emitterspannung ablesen.

Auch Feuchtigkeitssensoren messen auf die eine oder andere Weise die Lufttemperatur, da es um den relativen Feuchtegehalt der Luft bei einer bestimmten Lufttemperatur geht.  In der Regel bestimmen Feuchtigkeitssensoren den Feuchtegehalt mit Hilfe eines Kondensators.  Das Dielektrikum zwischen den beiden Kondensatorplatten kann Wassermoleküle sammeln und die Wärmedurchgangszahl anhand eines bekannten Musters anpassen lassen.  Dies wirkt sich so auf die Spannung aus, dass das Ergebnis erfasst und gemeldet werden kann.