温度与湿度是热学中两个很重要的概念。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。所以古人在此中也得到了不少有关的知识。
我国古代不仅对温度和湿度有了一定的观察和记载，而且制造了一些测温、测湿仪器，表现了古代劳动人民对温、湿度计量的热忱。
冷热的概念自古已有，古人以寒、冷、凉、温、热、烫等术语所表示的温差范围，会随人而异，有极大的主观性。即使如此，古人还是找到了一些较为客观地判别冷热程度的办法。
在温度计出现以前，人们只能凭自己的感官去感觉。例如，用手触摸物体来判别物体是冷是热，冷热的程度如何等。这种以体温为基础的触摸感觉法，只能判断一定范围内的温差，而不是特定的温度概念。
还有通过观察水的结冰与否来推知气温下降的程度。如《吕氏春秋·慎大览·察今》就记载：“见瓶中之冰而知天下之寒。”这种做法被后世人们所认可。
汉代的《淮南子·兵略训》就有几乎同样的记载：“见瓶中之水，而知天下之寒暑”。这是因为，通过观察瓶中水结冰或冰融化，确实可以大致知道气温的寒暖变化。
古代人们想了不少隔热保温的方法，把冬天的自然冰保存至次年夏天。从周代开始就有“夏造冰”的说法，但当时是怎样的造法，还有待研究。
至于对温度的观察、测定更有多种方法，在节令、体温，以及冶炼和制陶等工作中，各自摸索出一套观测温度的方法。
古人对自然规律缺乏了解，认为反常节令是上天对帝王卿相失德的“告诫”。所以，要把节令记录下来，写到官修的史籍中去以占验吉凶。同时，对一些特定日期例如冬至时的气候状况，古人也比较注意记录。
至迟从11世纪起，官方就已经习惯记录冬至后9个九天当中每日的天气，这叫做“数九寒天”。在明清时期，人们常会把这些日子的天气每天都记录下来。
有关这方面的记录在清代汇编的《古今图书集成》中，有4卷之多。现在，我们从这些记载中可以看到中国古代气候的温度变化情况。
体温又是古代最恒定的“温度计”。因为正常人的体温基本相同。古代人就充分地认识了这种特殊的“温度计”，并在制奶酪、豆豉、养蚕、茶叶的加工工艺中应用。
北魏农学家贾思勰曾指出，牧民做奶酪，使奶酪的温度“小暖于人体，为合时宜”；他又指出，做豆豉，“大率常令温如腋下为佳”，“以手刺堆中候，看如腋下暖”。
宋代农学家陈旉在论及洗蚕种的水温时说：“调温水浴之，水不可冷，亦不可热，但如人体斯可矣。”
宋代茶学专家蔡襄曾说过，茶叶“收藏之家，以蒻叶封裹，入焙中两三日，一次用火常如人体温，温则御湿润，若火多则茶焦不可食”。
元代农学家王祯在论及养蚕的最佳室温时指出，养蚕人“需著单衣，以为体测：自觉身寒，则蚕必寒，使添熟火；自觉身热，蚕亦必热，约量去火”。
古人还通过观察发热物体的火焰颜色，掌握了高温目测技术。“火候”一词最初的本意是，观察发热物体的火焰颜色。
在金属冶炼或烧制陶瓷过程中，历代工匠都以火焰颜色来判别炉体内温度的高低。因此，火候实际上是古人创造的一种经验性的高温目测技术。虽然，它具有很大的经验性，也不能标出温高的具体数值，但它有充分的科学性。
战国时著作《考工记》，最早记述了冶铸青铜的火焰颜色：
在熔炉中加入铜矿和锡矿而进行熔化的过程中，首先熔化挥发的是那些不纯杂物，它们的燃烧呈现黑焰色；然后，熔点较低的锡或杂物硫熔化并挥发，呈现黄白焰色；随炉温升高，铜熔化并挥发，铜与锡成为青铜合金，呈现青白颜色，进而炉火纯青，便可开炉铸造。历代冶铸、陶瓷等工匠常用火候观察法，炼丹家和药物学家对此也有所发展。
古人为我们留下了许多物质的火焰颜色的记载，这些记载表明通过观察火焰颜色来判断温度的高低以及炉内气氛，确实是古人常用的判别温度高低的方法。这与近代物理学中用光谱学原理，对不同物质的不同特征火焰及其所对应的温度，来鉴别物质的方法是一致的。
在西汉时期，有人曾试图制作一个测温装置。《淮南子·说山训》记载：在瓶中盛了水，当它结冰，可以说明气温低，如其融解为水，又可以说明气温之升高。这个观测或许可以认为是一种关于测温器的设想的萌芽。
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也不乏其人。
据清代初期文学家张潮编辑的短篇小说集《虞初新志》记载，清代初期的黄履庄曾发明一种“验冷热器”，即温度计。
据记载，“此器能诊试虚实，分别气候，证诸药之性情，其用甚广，另有专书。”只是验冷热器的“专书”和实物都已失传，我们难以判断其具体原理和结构，估计是气体温度计之类的装置。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。
清代光学家黄履也曾自制过“寒暑表”，据说颇具特色，但原始记载过于简略，难知其详。由于原始记载过于简略，我们对于这些民间发明的具体情况，还无从加以解说。但可以肯定的是，他们的活动，表现了我国人对温度计量的热忱。
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，古人对此也有所认识。
古代测定燥湿的方法有多种，王充在《论衡》中记述了另一种判断燥湿的方法：“天且雨，蝼蚁徙，蚯蚓出，琴弦缓。”其中“琴弦缓”属于人们可以测量的物理现象，据此可以预报晴雨天气。
王充还对寒温的传播，从“气”的角度探讨热的传导的问题。他明确指出，热是靠气来传导的，距离越远，热在传导中损失就越大，因而渐微。
西汉时期曾经有一种天平式的验湿器。《淮南子·天文训》记载：“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。又记载：“悬羽与炭而知燥湿之气。”说的就是天平式验湿器。
天平式湿度计的构造很简单：只要用一根均匀的木杆，在中点悬挂起来，好像一架天平秤。
两边分别挂上吸湿能力不同的东西，例如一端石子，另一端为咸海带；或者一端用淡水浸过又经晒干的棉花球，另一端为盐水浸过又经晒干的棉花球等。再使两端等重，天平平衡。
当大气里湿度大了，吸湿能力强的一端因吸入较多的水分而变重了，天平就倾斜，这就预示着可能要下雨了。这种湿度计具有简便易做的优点，而且比较灵敏，是人类最早的湿度计。
对于这种验湿器的结构与原理，《前汉书·李寻传》中说得尤其具体：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。
大气湿度变化引起琴弦长度的变化是很微小，且难于察觉的，但反映在该琴弦所发的音调高低的变化却是十分明显的。这里已经孕育着悬弦式湿度计的基本原理了。
黄履庄在1683年制成了第一架利用弦线吸湿伸缩原理的“验燥湿器”，即湿度计。它的特点是：“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。”黄履庄发明的“验燥湿器”有一定的灵敏度，可以“预证阴晴”，具有实用价值。“验燥湿器”可以说是现代湿度计的先驱。