常见的土壤湿度传感器根据工作原理可以分为电阻传感器、TDR传感器、FDR传感器、电容传感器，其中TDR传感器、FDR传感器和电容传感器又称为电介质传感器。
电阻传感器的工作原理是通过在两个电极之间产生电压差来测量土壤含水量百分比，允许少量电流在电极之间流动并通过计算得到电阻值或电导率值。由于水是一种非常差的导体，因此将电流从一个电极传输到另一个电极的是水中的离子。理论上，这个想法是好的，因为随着土壤中含水量的增加，阻力会下降是有道理的。然而在实践中，存在与这种方法背后的假设相关的挑战。原因是，如果土壤中的离子数量不是恒定的，或者我们在不同的土壤中使用传感器，精度就变得非常不可靠。因为即使当水没有变，随着孔隙水中离子数量的变化，电流流动的能力也会改变。
所以电阻传感器价格低廉，对含水量的变化能做出一定的反应，适合DIY或家庭园艺、科学展览项目中。但如果是用于追求精度的科学研究中，是根本无法满足含水量的测量精度要求的。
二、电容传感器
电容传感器使用土壤作为电容器元件，并使用土壤电荷存储能力来校准含水量。电容传感器的优点是可以连续读取数据，功耗低，性价比高，通过特定土壤标定后，精度高，可达到2%~3%。电容传感器的缺点是在高盐度下精度差。
三、TDR传感器（时域传感器）
TDR传感器的测量原理是测量电能反射波沿传输线上传播时间。行程时间与土壤的电荷储存能力体积含水量有关，而且，TDR在信号中包含一系列频率（不仅仅是单个频率），这有助于减少土壤盐分造成的误差。TDR传感器的优点是可以连续读取数据，对盐度不敏感，通过特定土壤标定后，精度高，可达到2%~3%。TDR传感器的缺点是使用比电容传感器复杂，成本高，功耗高。
四、FDR传感器（频域传感器）
FDR传感器的测量原理是使用土壤作为电容器来测量电路中最大谐振频率，而谐振频率又与含水量有关。相比TDR传感器，FDR更便宜，且测量时间更短，而且探头形状不受限制，可以多深度同时测量，测量结果采集也更加容易。