L'umidità relativa dell'aria è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità (massa) di vapore acqueo presente in un volume d'aria e la quantità (massa) massima dello stesso vapore contenibile dal volume.
Tale grandezza è funzione delle caratteristiche termodinamiche dell'aria, ovvero pressione, temperatura e densità, oltre che del contenuto di acqua sotto forma di vapore.
Quando l'umidità relativa raggiunge il 100%, significa che altro vapore acqueo non può essere aggiunto al volume d'aria e nel caso questo avvenga necessariamente  dell'acqua deve passare allo stato liquido, cioè l'acqua condensa in goccioline. In realtà ci sono alcune eccezioni a tale regola, ma in condizioni molto particolari, che spesso sono presenti nelle nubi.
L'umidità relativa, come indica il suo stesso nome, è una misura relativa de vapore acqueo, infatti essa è funzione della quantità massima di vapore contenibile e quest'ultima dipende dalla pressione e dalla temperatura. Quindi, a parità di umidità relativa, si possono avere diversi contenuti effettivi (massa) di acqua nell'aria.
Ciò si vede molto chiaramente seguendo l'andamento dell'umidità relativa e del contenuto effettivo di vapore acqueo, massa di acqua sotto forma di vapore per unità di massa del volume d'aria, in funzione dell'altezza. Salendo con la quota, la pressione diminuisce e con lei diminuisce la temperatura dell'aria e la densità della stessa. Conseguentemente, la massima quantità di vapore contenibile dall'aria diminuisce con la quota, perciò si possono avere delle zone in cui l'umidità relativa è elevata, mentre il contenuto effettivo di vapore è esiguo.
Nella figura sono riportate le misure del vapore acqueo eseguite da un pallone sonda che partendo dal suolo ha raggiunto i 20 km di quota. La linea rossa rappresenta la massa di vapore acqueo espressa in grammi per ogni chilogrammo d'aria (g/kg), mentre la linea blu riporta l'umidità relativa (%); si veda l'asse orizzontale sulla parte alta del grafico.

Si noti che il contenuto di vapore acqueo diminuisce molto con la quota, passando da più di 20 g/kg al suolo a meno di 2 g/kg a circa 10 km di quota, per scendere ulteriormente a quote superiori.
L'umidità relativa, invece, presenta molte brusche variazioni aumentando e diminuendo, specialmente negli strati atmosferici più bassi. Si osservino le variazioni nei primi 8 km di quota.
Ė interessante anche constatare che la gran parte del vapore acqueo si trova confinata nella parte bassa della nostra atmosfera, al di sotto dei 10 – 15 km di altezza, cioè nella troposfera.