恒温恒湿试验箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面初步叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
　　1、制冷系统：制冷系统是综合恒温恒湿试验箱的要害部分之一。一般来说，恒温恒湿试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成，由于我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。我司生产的恒温恒湿箱的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验箱内的空气）吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。恒温恒湿试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂，低温部分制冷剂是采用低温制冷剂，箱内温度能达到-70-150℃。
　　2、加热系统：恒温恒湿试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。
　　3、控制系统：控制系统是综合试验箱的核心，它决定了恒温恒湿试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。
　　4、湿度系统：湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
　　恒温恒湿试验箱的加湿方式一般采用蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时轻易实现强制加湿。
　　恒温恒湿试验箱的除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝聚析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法，后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃以下。适用于有非凡要求的场合，但费用较贵。
　　5、传感器系统：恒温恒湿试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种：干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高，现在的试验箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
　　6、空气循环系统：空气循环系统一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了恒温恒湿试验箱内空气的循环。