湿度有多种表示法，例如绝对湿度（水汽密度）、水汽压、比湿、相对湿度等(见湿度变量)。

大气湿度的大小主要取决于：①水汽的来源，例如降水、水体、土壤水分和蒸发条件等；②水汽输送，例如大气环流、海洋环流和垂直对流等；③空气的水汽持有能力，湿度与温度有相当密切的关系，温度越高，空气中能够容纳的水汽越多，若温度保持不变，固定体积的空气中所能容纳的水汽有一定的限值。一般热带海洋气团比极地海洋气团绝对湿度高；同一纬度上，受海洋性气团影响的地区比受大陆性气团控制的地区湿度高。一年中的绝对湿度是雨季高于旱季。一天中绝对湿度的变化，在沿海地区和秋冬季节是午后最大，清晨最小，呈单峰型变化；对其他地区，则多呈双峰型，两个高点分别出现在9～10时和日落前后，两个低点出现在日出前和午后。绝对湿度的垂直分布通常随高度增加而减少，但过去几年的研究表明，因甲烷氧化导致的平流层水汽增加，可能改变近对流层顶水汽变化的垂直结构（IPCC，AR5）。

大气湿度在天气变化、云－雾－降水过程、全球辐射平衡和气候变化等方面起着关键作用。蒸发、云水凝结发生的时间和地点都受到湿度的控制。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第5次报告指出，最近几十年，全球范围强降水事件增加与大气中水汽增加有关。全球变暖造成对流层中水汽含量的增加，使得在降水偏多的区域未来会更多，而降水偏少的区域未来会更少。大气中水汽所含的潜热对于驱动从单个雷暴到全球大气环流等尺度的大气环流至关重要（IPCC，AR5）。此外，大气湿度对空气污染物的转化和灰霾的形成也有着重要影响。研究发现，高湿环境下，二氧化硫转化成硫酸盐的转化率迅速增加。