定義
濕球溫度難以用簡短的文字給出嚴謹確切的定義。濕球溫度是標定空氣相對濕度的一種手段，其涵義是，某一狀態下的空氣，同濕球溫度表的濕潤溫包接觸，發生絕熱熱濕交換，使其達到飽和狀態時的溫度。該溫度是用溫包上裹著濕紗布的溫度表，在流速大於2.5m/s且不受直接輻射的空氣中，所測得的紗布表面溫度，以此作為空氣接近飽和程度的一種度量。周圍空氣的飽和差愈大，濕球溫度表上發生的蒸發愈強，而其濕度也就愈低。根據乾、濕球溫度的差值，可以確定空氣的相對濕度。原理
假設有一個理想的絕熱加濕器，它的器壁與外界環境是完全絕熱的。加濕器內裝有溫度恆定的純水。若加入加濕器的濕空氣狀態參數為p, t, d, i。濕空氣在絕熱加濕器內，在定壓條件下以純水進行絕熱加濕。假設絕熱加濕器足夠長，空氣與水有足夠的時間接觸，並且有足夠充分的接觸面積，使空氣在離開加濕器時能夠達到飽和狀態，器參數為p, t’s, d’s, i’s。這時，出空氣溫度與水溫相同，水分蒸發所需要的熱量全部取自空氣，如果在整個過程中，不斷地向加濕器水池中補充壓力為p,溫度為t’s的純水，以維持加濕器內水量的不變，則世界氣象組織定義t’s為具有參數p, t, d, i的濕空氣的熱力學濕球溫度，也稱絕熱飽和溫度。公式
濕球溫度變化曲線i+c(d’s-d) ×t’s =i’s
移相得：i’s-i= c(d’s-d) ×t’s
上式說明，空氣焓的增加量等於蒸發水量（即為補充水量）的液體熱。式中，c為水的質量比熱，c=4。19kJ/(kg*K)。上式是一直線方程，所以熱力學濕球溫度等值線是一直線。在I-d圖中，如果已知t’s，可畫出等溫線交飽和線於b點，由b點可查出d’s,及 i’s。其終狀態點b即為已定；如設初狀態為a點是d=0的乾空氣，則I=i’s－c×d’s×t’s 由此I值畫等焓線與縱坐標軸相交，可決定a點，連線ab直線，即是熱力學濕球溫度線。
作用
絕熱加濕器並非濕實用裝置，所以一般都用乾濕球溫度計讀出濕球溫度，以近似代替熱力學濕球溫度。代替絕熱加濕器的實用裝置是乾濕球溫度計。這種儀器是由兩支溫度計或由兩個其他的溫度敏感元件所組成。其中一支的感溫包裹上脫脂棉紗布，紗布的下端浸入盛有蒸餾水的玻璃小杯中,在毛細作用下紗布經常處於潤滑狀態，將此溫度計稱為濕球溫計。使用時,在熱濕交換達到平衡，即穩定的情況下,所測得的溫度稱為濕球溫度；另外未包紗布的溫度計相應地稱作幹球溫度計，它所測得的溫度稱為空氣的乾球濕度,也就是實際的空氣溫度。以後分別用ta和t表示空氣溫度與幹球溫度。濕球溫度計的讀數，實際上反映了濕紗布上水的溫度,但是，值得注意的是,並不是任一讀數都可以是濕球溫度，只有在熱交換達到平衡,即穩定的狀態下的讀數才稱為濕球溫度。下面用傳熱傳濕原理來分析空氣流經濕球表面時所發生的熱濕交換過。
當空氣的相對的濕度Ψ<100%時，紗布上的水必然產生蒸發現象,若水的溫度高於空氣的溫度，蒸發所需的汽化熱必然首先取自水分本身,因此紗布上的水溫下降，濕球溫度計上的讀數,隨後讀數下降。無論原來的水溫多高，,經過一段時間後，水溫終將降至空氣幹球溫度以下,這時，也就出現了空氣向水面的傳熱,此熱量隨著空氣與水之間的溫差的加大而增加，當水溫降到某一數值時,空氣向水面的溫差傳熱恰好補償水分蒸發所吸收的汽化熱。此時，水溫不再下降,反映在濕球溫度計上的這一穩定的溫度就是空氣的濕球溫度。如果濕球溫度紗布上的最初水溫低於濕球溫度，則空氣向水面的溫差傳熱一方面供給水蒸汽所需要的汽化熱,另一方面，供水溫的升高,隨著水溫的升高，傳熱量的減少,最終仍將達到溫度傳熱於蒸發需要的熱相等，水溫才穩定並等於空氣濕球溫度。在空氣相當濕球溫度不變的情況下,濕紗布上水分蒸發可以認為濕穩定的，從而蒸發所需的熱量也是一定的。
當空氣相對濕度較低時,濕球溫度紗布上的水分蒸發快，蒸發需要的熱量多,水溫下降得也較多，因而乾,濕球溫度溫差大。反之，如果空氣得相對濕度高,則乾，濕球溫度溫差小。當Ψ=100%時,濕紗布上的水分不再蒸發，乾,濕球溫度也就相等了。由此可見，在一定的空氣的狀態下,乾濕球溫度的差值反映了空氣相對濕度的大小。
濕球溫度是指同等焓值空氣狀態下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態點沿等焓線下降至100%相對濕度線上，對應點的幹球溫度。
用濕紗布包紮普通溫度計的感溫部分，紗布下端浸在水中，以維持感溫部位空氣濕度達到飽和，在紗布周圍保持一定的空氣流通，使於周圍空氣接近達到等焓。示數達到穩定後，此時溫度計顯示的讀數近似認為濕球溫度。
把水銀溫度計的水銀球用濕紗布包裹，紗布的一端浸在水中以保持紗布充分潤濕。濕紗布中的水分不斷向空氣中蒸發時需要吸收熱量，這熱量靠由空氣傳到水銀球來補充。因此，水銀球的溫度比空氣的溫度低，亦即比沒有包有濕紗布前為低。此時測得的溫度稱為濕球溫度。通過所測得的空氣溫度和濕球溫度，便可以計算出空氣中所含的水蒸氣量。
