土壤含水量测定一般可分为直接测定法和间接测定法两类。

土壤含水量直接测定法包括三种。

烘箱法。测定土壤含水量的标准方法，即将土壤样品置于105℃烘箱内烘干至恒重时（通常24小时），土壤失水质量占干土质量的小数或百分数。该方法设备低廉、操作简单，测定结果准确，常用于评价其他土壤含水量测定方法的准确度并校正其测定结果。

微波烘干法。利用水分子的极性，将土壤样品置于微波炉中通过微波能量加热从而快速烘干。微波烘干法与烘箱法类似，但微波烘干法不能将土壤样品烘干至完全恒重，因此测定结果偏低。

酒精燃烧法。烘箱法的简化。将土壤样品与酒精（甲醇、乙醇、丙醇均可）混合并淹没土壤，点火灼烧至酒精熄灭，重复至恒重。酒精燃烧法会损失土壤有机质，因此测定结果偏大，多用于田间土壤含水量的快速和粗略测定。

根据测量原理不同，土壤含水量的间接测定法包括五种。

辐射法。包括中子仪法和伽马射线法。中子仪法预先在土壤剖面打孔埋入测量管（多为铝管），测定时将中子仪的探头放入测量管中一定深度，探头发射快中子进入土壤后与土壤水分子中的氢原子碰撞变成慢中子并形成慢中子云，其密度与土壤含水量正相关。中子仪使用探测器测定慢中子的数量，并根据土壤含水量与慢中子数量的标定曲线得到土壤体积含水量。伽马射线法测定伽马射线穿透土壤后的强度衰减，并根据强度衰减幅度与土壤含水量的数量关系计算土壤含水量。辐射法有一定的辐射危害和健康风险，已很少使用。

介电常数法。包括时域反射法、频域反射法、幅域反射法、时域传输法。由于水分子是极性分子，其介电常数远大于土壤矿物和空气，因此土壤含水量和土壤介电常数之间存在特定数学关系。介电常数法通过测定电磁波在土壤中的传输时间、传输频率、振幅得到土壤介电常数，继而计算土壤含水量。介电常数法是2019年前后几年使用最多的土壤含水量原位测定方法，其准确度较高、技术可靠、适宜多点长期连续观测，但仪器设备较为昂贵。

遥测法。包括短波遥感、探地雷达及全球定位系统技术。短波遥感通过卫星和航空遥感以及地面光谱仪器获取地面光谱，根据土壤含水量与特定波段光谱的数量关系计算表层土壤含水量。探地雷达通过测定电磁波在土壤中的传输时间得到土壤介电常数，继而计算土壤含水量。全球定位系统技术通过土壤介电常数对全球定位系统信号反射的影响反推表层土壤含水量。遥测法的准确度较差，但成本低廉，多用于大尺度土壤含水量的粗略估测。

热脉冲法。通过对土壤施加短时热脉冲后连续测定一定距离处的温度变化得到土壤热容量，然后根据土壤热容量与含水量之间的关系计算土壤体积含水量。此测量方法原理简单、准确度高、应用范围广，可连续多点定位或移动测定。

土壤水势法。包括张力计法和石膏电阻法。张力计法直接测定土壤水势（基质势），根据土壤水势与土壤含水量的关系（土壤水分特征曲线）计算土壤含水量。石膏电阻法预先在土壤中埋入石膏块，测定石膏块的电阻并根据电阻值与土壤水势或土壤含水量之间的数量关系计算土壤体积含水量。张力计法在土壤含水量较低时不能用，多应用于自动灌溉；石膏电阻法的准确度较差，现已不用。