Los sensores de temperatura y humedad están generalmente diseñados en dos variantes principales. En una, el sensor actúa como un activador o conmutador cuando se alcanza cierto nivel de temperatura o humedad, entonces se activa el sensor y enciende un circuito específico. Otras versiones más complejas se utilizan para medir la temperatura momentánea actual o la humedad en el aire del ambiente. No tiene un punto de disparo; tiene una respuesta analógica variable al nivel de esas dos lecturas atmosféricas.

Un sensor de temperatura simple se basa en los principios de extensión metálica de la termodinámica. A medida que la temperatura cambia, el metal se dobla hasta hacer o quitar el contacto con mecanismo de conmutación. Esto implicaría que se ha alcanzado la temperatura deseada. Los sensores de temperatura más complejos, especialmente para los circuitos electrónicos, se basan en la caída de la tensión a través de un transistor para determinar la temperatura actual. Puesto que la tensión delta de los dispositivos con transistores es un factor de temperatura conocido, es muy fácil determinar la temperatura mediante la medición de la tensión de la base al emisor.

Los sensores de humedad generalmente también tienen una forma de medir la temperatura en el aire, puesto que la humedad es la relación de humedad en el aire con la temperatura actual de este. Los sensores de humedad dependen de un capacitor para determinar el contenido de humedad. El elemento dieléctrico entre las dos placas capacitivas puede recoger las moléculas de agua y ajustar el valor k de acuerdo con un patrón conocido. Esto afecta la tensión de manera que puede medirse e informarse.