L'umidità relativa è definita come il rapporto tra la quantità di vapore acqueo effettivamente presente in un volume d'aria e la massima quantità che quel volume può contenere. L'importanza di questa definizione sta nel fatto che il vapore acqueo ha un comportamento molto diverso da quello dei gas che compongono l'atmosfera terrestre (ossigeno, azoto ecc.). Mantenendo costante il volume e la temperatura del vapore acqueo, ma aggiungendo via via nuove quantità di vapore, si arriverà al punto in cui parte delle molecole d'acqua passeranno dallo stato di vapore allo stato liquido, formando delle goccioline. Quando in un volume d'aria si raggiunge questo livello si dice che si è arrivati alla saturazione, cioè abbiamo messo nel volume d'aria il massimo numero possibile di molecole di vapore acqueo. L'umidità relativa, spesso espressa in percentuale, è proprio una misura di quanto vicini (o lontani) siamo dalla saturazione; per certi aspetti l'umidità relativa è molto simile a quegli indicatori del livello della benzina nei serbatoi delle automobili, che non danno la misura in litri, ma ci dicono soltanto se siamo al pieno, a metà pieno e così via.

La massima quantità di vapore acqueo che un volume d'aria può contenere aumenta all'aumentare della temperatura. A titolo d'esempio un metro cubo d'aria che, alla normale pressione atmosferica, si trovi a 20 °C potrà contenere al massimo circa 15 grammi di vapore acqueo, lo stesso metro cubo d'aria, qualora si trovasse a 30 °C, ne potrebbe ospitare al massimo circa 28 grammi. Quando, passando dal giorno alla notte, la quantità assoluta di vapore acqueo non cambia, supponiamo di averne 14 grammi al metro cubo, durante il giorno, con una temperatura di 30 °C, avremo un'umidità relativa di circa il 50% (metà del massimo). Durante la notte, qualora la temperatura raggiungesse i 20 °C, l'umidità sarebbe prossima al 100% (quasi al massimo). Con questo semplice esempio è spiegato il motivo dell'oscillazione diurna e notturna dell'umidità relativa.

Prima di concludere è interessante spendere ancora qualche parola sul perché i fisici, notoriamente sempre alla ricerca di quantità invarianti nelle trasformazioni, abbiano partorito l'umidità relativa che, per sua natura, è molto variabile. La risposta si trova nell'enorme importanza che ha il fatto di conoscere quanto si sia lontani o vicini dalla saturazione. Sapere che si è prossimi alla saturazione significa sapere che siamo prossimi alla condensazione, cioè alla formazione delle nubi, quindi a possibili nebbie o piogge. Inoltre molti processi sono favoriti o sfavoriti da quanto si sia vicini o lontani dalla saturazione. Il bucato si asciuga prima quando siamo lontani dalla saturazione (conviene mettere a stendere durante il giorno e non durante la notte), la termoregolazione del nostro corpo, che avviene in buona parte grazie all'evapo-traspirazione, è favorita se siamo lontani dalla saturazione. L'umidità relativa, quindi, è estremamente importante non perché ci dia informazioni sulla reale quantità di vapore acqueo presente in atmosfera, ma perché ci dà utili indicazioni sull'efficienza di molti processi che dipendono dalla lontananza o prossimità dalla saturazione.