温度与湿度是热学中两个很重要的概念。它们同人们的生活与生产，特别是农业生产关系很大，因此受到极大的注意。比如人们早就知道，温度与湿度的变化使物体形状发生变化，但不同物质的变形程度又是不同的。所以在汉代人们就指出了“铜为物之至精，不为燥湿寒温变节，不为霜露风雨改形。”特别是度量衡器具的制作十分注意温度、湿度对材料的影响，人们就在此中也得到了不少有关的知识。
温度是指冷热的程度，我国古文献描述它的词汇很丰富，从低温到高温依次用冰、寒、凉、温、热、灼等表示。这里面显然有区别温度的含意。古代对于低温的获得，想了许多方法，主要是用冰。人们想了不少隔热保温的方法，把冬天的自然冰保存到次年夏天。从周代开始就有“夏造冰”的说法，但当时怎么造法，还有待研究。高温的获得复杂得多。远在先秦，在冶炼、制陶等工艺中，能得到摄氏1000度以上的高温。这里面有许多热学上的知识值得进一步研究。至于对温度的观察、测定更有多种方法，例如在冶炼、制陶、炼丹、烹调等工作中，各自摸索出一套观测温度的方法。
古代医学的研究已经认识到人体的温度应当是恒定的，所以可作为测温的标准，也就是“以身试温”。这当然是最粗略的土方法。《考工记》中记载冶炼青铜合金的工艺中，以蒸气的颜色作为判断温度的标准，据近人研究是合乎科学原理的。又如在对水加热过程中，则根据水泡形成状况，甚至水中热循环发出的声响来判断温度。在对某些固体加热过程中，则视其颜色的变化来判断温度，这些都是有科学道理的。但又是主要凭借人们的经验，所谓的掌握“火候”，缺乏易于掌握的客观标准。在西汉，有人曾试图制作一个测温装置。《淮南子·说山训》说：“睹瓶中之冰，而知天下之寒。”瓶中的水结了冰，这说明气温低。同书《兵略训》说：“见瓶中之水，而知天下之寒暑。”在瓶中盛了水，当它结冰，可以说明气温低，如其熔解为水，又可以说明气温之升高。这观测范围比前者大，功能比前者好，或许可以认为是一种关于测温器的设想的萌芽。
《灵台仪象志》
介绍的温度计真正称得上温度计的发明，是17世纪的事。1673年北京的观象台根据传教士南怀仁的介绍，首次制成了空气温度计。但我国民间自制测温器的不乏其人。据《虞初新志》记载，清初的黄履庄（1656～？）曾发明一种“验冷热器”，可以测量气温与体温，大概是一种空气温度计。清代中叶，杭州人黄超、黄履父女俩也曾自制过“寒暑表”，据说颇具特色，但原始记载过于简略，难知其详。
湿度是一个似乎很难捉摸的概念，它的变化与天气晴雨的关系十分密切，这在古人是有经验的。西汉《淮南子·说林训》就指出“湿易雨”。民间流传的大量天气谚语，都有类似的说法。王充《论衡·变动篇》指出“琴弦缓”是“天且雨”之验。这显然是指大气湿度的变化引起琴弦长度的变化。《淮南子·本经训》说得更加精彩：“风雨之变，可以音律知之。”大气湿度变化引起琴弦长度的变化是很微小的，难于察觉的，但反映在该琴弦所发的音调高低的变化却是十分明显的。这里可以说已经孕育着悬弦式湿度计的基本原理了！在欧洲，迟至16世纪中叶才有用鸟兽的肠（或野雀麦的芒）制成弦线，观其长度的变化来测知大气湿度。这种湿度计大约于1670年左右传入我国。黄履庄在1683年就自制成功一种所谓“验燥湿器”：“内有一针，能左右旋，燥则左旋，湿则右旋，毫发不爽，并可预证阴晴。”可见它的灵敏度很高，但它的结构与原理没有被记录下来，也可能是毛发式或天平式湿度计，但也黄履庄式气压计有可能是气压计，因为空气的湿度与气压的关系是十分密切的。如果是气压计，它的构造可能如下图所示：弯曲玻璃管AB盛以水银，A端封闭，水银面以上为真空，B端开口通空气，在B端水银面上，放一重物E（如钢块），丝线一端系于E，另一端绕过转轴O，挂一重物F（F的重量应略轻于E的重量）。当气压变化，B端水银面发生升降，E的高度随之变化，通过丝线转动转轴，使指针P发生“左旋”或“右旋”。1665年英国胡克创制的轮状气压计，也利用了这类原理。1885年英国人合信著的《博物新编》中介绍的气压计（书中称“风雨表”）也与之相差不多。
在西汉时代还有一种天平式的验湿器。《淮南子·泰族训》说：“湿之至也，莫见其形而炭已重矣。”同书《天文训》也说：“燥故炭轻，湿故炭重。”可见当时已经知道某些物质的重量能随大气干湿的变化而变化。同书《说山训》说：“悬羽与炭而知燥湿之气。”说得就是天平式验湿器。对于它的结构与原理，《前汉书·李寻传》颜师古的注，引三国人孟康的话，说的尤其具体：“《天文志》云：‘悬土炭也’，以铁易土耳。先冬夏至，悬铁炭于衡，各一端，令适停。冬，阳气至，炭仰而铁低；夏，阴气至，炭低而铁仰。以此候二至也。”这就是说，把两个重量相等而吸湿能力不同的物体（如羽毛与炭，或土与炭，或铁与炭）分别挂在天平两端，并使天平平衡。当大气湿度变化，两个物体吸入（或蒸发掉）的水分多少互不相同，因而重量不等，天平失去平衡发生偏转。这种验湿器简单易制，灵敏度也还好，使用时间很长，甚至在20世纪的农村气象哨站也还沿用，可见它具有很强的生命力。在欧洲也有过这种验湿器，那是15世纪才发明的，比我国迟了1600多年！
我国古代除了这些仪器以外，民间还用某些经验方法来测知湿度的变化。明代徐光启的《农政全书》引有一首农谚说：“檐头插柳青，农人休望晴；檐头插柳焦，农人好作娇。”“作娇”指酿酒，檐头的柳枝如保持常青，说明水分难以蒸发，必是大气湿度大，天气不能放晴；柳枝如易枯焦，说明水分蒸发很快，必是大气干燥，天气易晴，气温升高，利于发酵酿酒。这些验测大气湿度的经验，是有科学根据的。