使用时域反射计 (TDR) 的传感器与FDR 探头有些类似，但测量系统背后的机制不同。TDR 传感器使用平行杆作为传输线。电压施加到杆上并反射回传感器进行分析。沿杆的电压脉冲的速度或速度与衬底的表观介电常数有关。在相对潮湿的土壤中，脉冲速度比在干燥土壤中慢。 TDR 探头是可重复的，不需要大量维护。由于土壤介电特性受盐含量的影响，因此它们的读数会受到盐度的影响。然而，许多探头独立测量 EC 并使用它来补偿盐度对水分读数的影响。TDR 探头快速响应变化的土壤湿度。

与电容和频域传感器类似，TDR 传感器必须与土壤有良好的接触，因为任何气隙都会导致错误的测量。TDR 传感器的测量体积取决于杆的长度。安装过程中形成气隙的可能性随着杆的延长而增加。此外，更长的杆将测量更大长度的土壤剖面，水分含量从浅到深可能会有很大差异，这使得数据解释变得困难。 TDR 传感器不应用于高盐分土壤或具有高体积电导率或高衰减的土壤。在具有高 EC 值的土壤中，电压脉冲不会沿杆反射回来，因此不会被测量。脉冲衰减超过杆的长度。已发现 TDR 探针在 EC 值为 1.32 dS/m 的土壤中存在误差。TDR技术最合适用于土壤温湿度监测。