风向标外形可分为尾翼、平衡锤、指向杆、转动轴四部分。风速和风向是分别利用磁感风速杯和风向标来量度。磁感风速杯通常有三个对称风杯,固定於垂直轴上,令每个风杯的直径面都是垂直。由于风杯凹面比凸面承受较大的风力,风杯轮便会随风转动,观测员可从风杯转动的速度来确定风速。至于风向,则由风向标显示。风向标基本上是一个不对称形状的物体,重心点固定於垂直轴上。当风吹过,对空气流动产生较大阻力的一端便会顺风转动,显示风向。当风的来向与风向标成某一交角时,风对风向标产生压力,这个力可以分解成平行和垂直于风向标的两个风力。由于风向标头部受风面积比较小,尾翼受风面积比较大,因而感受的风压不相等,垂直于尾翼的风压产生风压力矩,使风向标绕垂直轴旋转,直至风向标头部正好对风的来向时,由于翼板两边受力平衡,风向标就稳定在某一方位。