Máy ẩm kế sơ khai đầu tiên được phát minh vào triều đại nhà Thương ở Trung Quốc cổ đại dùng để nghiên cứu thời tiết.[2] Người Trung Quốc đã sử dụng một thanh than, cân trọng lượng khô, rồi so với trọng lượng ẩm của nó sau khi tiếp xúc một thời gian với không khí. Sự chênh lệch về trọng lượng dùng để tính độ ẩm. Cho đến đầu thế kỷ 15, những nhà khoa học ở Châu Âu mới bắt đầu nghiên cứu và thiết kế những dụng cụ ẩm kế cơ học đầu tiên. Vào khoảng năm 1450, nhà toán học người Đức, Hồng Y Nicholas xứ Cusa, đã có ý tưởng thiết kế một thiết bị mà ông gọi là ẩm kế hút ẩm (hygroscopic hygrometer).[3] Thiết bị này sử dụng một chiếc cân với một đầu treo một cuộn len và đầu còn lại treo một viên đá. Chiếc cân sẽ cân bằng khi không khí khô. Khi không khí trở nên ẩm ướt hơn, tức độ ẩm không khí tăng lên; len là vật liệu rỗng xốp, nên dễ dàng hút ẩm trong không khí và khối lượng sẽ tăng lên, làm chiếc cân nghiêng về phía cuộn len. Triết gia người Ý, Leone Battista Alberti, đã đề nghị sử dụng bọt biển thay thế cuộn len, vì bọt biển cũng có tính chất hút ẩm tương tự len.[4] Tuy nhiên, không có bằng chứng chính xác nào chứng minh việc Hồng y Nicholas xứ Cusa đã thực sự làm ra một chiếc ẩm kế cuộn len như ý tưởng của ông. Cho đến năm 1481, nhà khoa học Leonardo de Vinci được ghi nhận là đã ứng dụng ý tưởng này để tạo ra chiếc ẩm kế đầu tiên.[5] Trong gần hai thế kỷ sau đó, thiết kế máy đo độ ẩm không có sự cải tiến nào đáng kể so với loại ẩm kế hút ẩm này.

Đến những năm thập niên 1650, Ferdinand II de Medici, Đại Công tước xứ Toscana, đã sáng chế ra ẩm kế ngưng tụ (condensation hygrometer) đầu tiên. Ẩm kế này bao gồm một ống hình trụ chứa nước đá; hơi ẩm khi gặp bề mặt lạnh của ống nước đá sẽ ngưng tụ thành dạng lỏng và chảy vào ống đong đặt bên dưới. Lượng nước thu được trong ống đong–trong một khoảng thời gian nhất định– cho biết độ ẩm của không khí.[6] Đến năm 1660, Francesco Folli, một nhà khoa học người Ý, đã sáng chế ra loại ẩm kế bằng dải ruy-băng giấy mà ông gọi là "thiết bị hiển thị độ ẩm" (tiếng Ý: mostra umidaria).[5] Folli sử dụng một thanh gỗ dài, với dải ruy-băng giấy được kẹp bởi hai đầu thanh gỗ. Ở giữa thanh gỗ có một thanh đồng dựng thẳng để sợi giấy đi qua, đồng thời liên kết với kim đồng hồ chỉ thị. Dải giấy đóng vai trò là chất hút ẩm; khi độ ẩm trong không khí thay đổi, chiều dài dải ruy-băng giấy cũng thay đổi theo, làm quay kim chỉ thị bằng đồng ở giữa, thể hiện độ ẩm không khí.[7] Cũng cùng khoảng thời gian đó, nhà toán học người Ý Vincenzo Viviani cũng thiết kế một dụng cụ ẩm kế dùng dải ruy-băng giấy tương tự với Folli.[8] Năm 1687, nhà vật lý người Pháp, Guillaume Amontons, thiết kế một dụng cụ ẩm kế bằng ống thủy tinh đứng, dài 1 mét, dưới đáy ống đặt một túi da chứa thủy ngân.[4][9]

Năm 1755, nhà khoa học thiên tài người Thụy Sĩ, Johann Heinrich Lambert, tạo ra dụng cụ ẩm kế bằng sợi thừng mỏng quấn quanh một thanh kim loại. Khi độ ẩm không khí thay đổi, sợi thừng thay đổi chiều dài và thay đổi độ xoắn; độ xoắn của sợi thừng sẽ làm kim chỉ thị xoay cho biết giá trị độ ẩm.[1] Năm 1769, Lambert công bố tác phẩm nghiên cứu khoa học đầu tiên về ẩm trắc học (hygrometry) và ẩm kế. Lambert không chỉ muốn nghiên cứu định lượng bằng các phép tính toán học về độ ẩm, mà ông còn muốn tìm ra điều kiện mà độ ẩm xảy ra để từ đó có thể dự đoán trước giá trị độ ẩm. Ông định nghĩa về độ ẩm như sau:

Độ ẩm trong không khí là khối lượng, hay nói chính xác hơn là trọng lượng[10] của tất cả vật chất ở thể khí đang lơ lửng trong một thể tích nhất định (ví dụ, trong 1 foot khối[11] không khí).

— Johann Heinrich Lambert[12]

Năm 1783 (có tài liệu cho rằng năm 1775[13]), Horace Benedict de Saussure, nhà vật lý người Thụy Sĩ, đã phát minh ra ẩm kế tóc (hair hygrometer) đầu tiên; loại ẩm kế này vẫn được sử dụng đến ngày nay. Ẩm kế của Saussure hoạt động dựa trên tính chất của tóc sẽ thay đổi chiều dài theo độ ẩm tương đối trong không khí.[14] Đến năm 1820, John Frederic Daniell (1790–1845), nhà hóa học người Anh, sáng chế ra ẩm kế điểm sương (dew-point hygrometer) đầu tiên[15]; đến năm 1845 thì hoàn thiện hơn bởi Henri Victor Regnault.[16] Ẩm kế điểm sương do Daniell phát minh sử dụng một tấm kim loại phẳng bóng được làm lạnh dưới điều kiện đẳng áp cho đến khi hơi nước ngưng tụ và đọng trên bề mặt gương kim loại – nhiệt độ đó gọi là điểm sương.[13]