百叶箱内有四支温度计，包括干球温度计、湿球温度计、高温度计和低温度计。竖立的两支是干球温度计和湿球温度计，都是利用底部水银热胀冷缩的特性来测量温度。干球温度计是用来直接测量空气温度的，而湿球温度计是用来测量空气在水蒸发时能达到的温度，湿球温度计的水银球用湿布包裹，由于空气中的水蒸气不饱和，所以湿球的水分会蒸发，蒸发时带走热量，导致湿球温度下降，所以温度就会按湿布上湿球水分的蒸发程度而改变，天气越干燥，水分蒸发越快，湿球温度越低，反之，天气潮湿，水分蒸发少，湿球温度较高，利用干、湿球温度，就能计算出大气中的相对湿度（空气中实际水气压和同温度下的饱和水气压的比值）和露点温度（在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度）。

百叶箱中横放的两支温度计，上方是高温度计，下方是低温度计。低温度计常用酒精温度计，温度计内有一个非常轻的哑铃形游标，当温度上升时，酒精就会越过游标，当温度下降时，酒精收缩，酒精柱顶的表面张力会带动游标向下移动，得出的就是低温度。高温度计常用水银温度计，水银球与内里的玻璃管之间有一特别窄的通道，当温度上升时，水银膨胀，水银柱会上升，当温度下降时，水银收缩，就在狭窄的缩口部断开，使已升入管内的部分水银退不回来，停留在上方的水银柱就是高温度。高和低温度计一般会倾斜大约2°放置，这样可以防止高温度计的水银从末端的水银球溢出狭窄通道，而低温度计的酒精也能更容易带动游标。

一个百叶箱，四根温度计，记录方法虽然传统，但是可靠且不怕雷击等意外情况，所以，即使在自动化测温已经普及的今天，依然保留了这种方法作为数据参考。