デジタル式の湿度計には空気中の水分の量を測定するためのセンサー（素子）が組み込まれていて、湿度を電気信号の形で出力します。電子回路が湿度計センサーから得られた電気信号を解析して、数値データに変換してからディスプレイに表示をしたり記録を保存する仕組みです。湿度計センサーで多く用いられているのは静電容量式と呼ばれるもので、これは乾燥状態でも正確に空気中の水分を計測することができるというメリットがあります。静電容量式のセンサーは、空気中の水分を吸収すると膨潤する性質を持つポリマー製の感湿材料を2枚の電極で挟んだ構造になっていて、電極間は絶縁されています。
このため、2枚の電極は平板コンデンサーとして機能します。感湿材が空気中の水分を吸収すると体積が増加して電極間の距離が大きくなり、逆に乾燥すると収縮するので電極間の間隔が狭くなります。平板コンデンサーの静電容量は電極間の距離に反比例することから、容量を測定すれば湿度の情報が得られるという仕組みです。静電容量式湿度計センサーは幅広い範囲で測定することが可能なので、多くの湿度計に採用されています。
この形式の素子は小型化ができる上に応答速度が速いので、多く用いられています。ただし静電容量を測定する際に微弱な電流を検知する必要があるので、電磁ノイズの影響を受けやすくなってしまいます。ノイズの影響を取り除くために、ケーブル類が太くなってしまうというデメリットもあります。