土壤水分傳感器測量土壤中的體積含水量。 由于自由土壤水分的直接重力測量需要取出、干燥和稱重樣品，因此土壤水分傳感器通過使用土壤的一些其他特性（例如電阻、介電常數或與中子的相互作用）間接測量體積含水量 ，作為水分含量的代表。

測量特性與土壤濕度之間的關系必須進行校準，并且可能會因土壤類型、溫度或電導率等環境因素而有所不同。 反射微波輻射受土壤濕度影響，可用于水文和農業遙感。 農民或園丁可以使用便攜式探測儀器。

土壤水份傳感器通常指的是估計體積含水量的傳感器。 另一類傳感器測量土壤中水分的另一種特性，稱為水勢。 這些傳感器通常被稱為土壤水勢傳感器，包括張力計和石膏塊。

常用于間接測量體積含水量（土壤水分）的技術包括：

• 頻域反射法 (FDR)：通過測量振蕩電路的工作頻率獲得傳感器周圍特定體積元件的介電常數。
• 時域傳輸 (TDT) 和時域反射計 (TDR)：傳感器周圍特定體積元件的介電常數是通過測量沿埋地傳輸線的傳播速度獲得的；
• 中子水分計：水對中子的減速劑特性用于估算源和探測器探頭之間的土壤水分含量。
• 土壤電阻率：測量土壤抵抗兩個電極之間電流的強度可用于確定土壤水分含量。
• 原電池：可以根據土壤產生的電壓確定存在的水量，因為水充當電解質并產生電能。 這一概念背后的技術是原電池。

測量土壤水分對于農業應用非常重要，可以幫助農民更有效地管理他們的灌溉系統。 了解田間土壤的確切水分狀況后，農民不僅可以普遍使用更少的水來種植作物，還可以通過在關鍵的植物生長階段改進土壤水分管理來提高產量和作物質量。

在城市和郊區，景觀和住宅草坪正在使用土壤濕度傳感器與灌溉控制器連接。 將土壤濕度傳感器連接到一個簡單的灌溉時鐘將把它轉換成一個智能灌溉控制器，防止土壤已經濕潤時的灌溉循環。

高爾夫球場正在使用土壤濕度傳感器來提高灌溉系統的效率，以防止澆水過多以及肥料和其他化學物質滲入地下。

土壤水分離傳感器用于許多研究應用，例如 在農業科學和園藝領域，包括灌溉規劃、氣候研究或環境科學，包括溶質運輸研究和作為土壤呼吸測量的輔助傳感器。

不需要電源的相對便宜和簡單的設備可用于檢查植物是否有足夠的水分來茁壯成長。 將探針插入土壤約 60 秒后，儀表會指示土壤對植物來說是太干、太濕還是太濕。