恒温恒湿试验箱是由加热系统，控制系统，湿度系统、制冷系统这些主要的系统组成，下面主要来解说一下主要的几个系统的工作原理。
首先来说一说恒温恒湿试验箱的制冷系统了，制冷系统是恒温恒湿试验箱的要害之一，其制冷方式都是以机械制冷来完成，机械制冷采用的是蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器所组成的，恒温恒湿试验箱的制冷方式是有两种的，分别是单级制冷以及双级制冷，-40℃以下温度一般以双级制冷为佳。
相对于制冷系统来讲，恒温恒湿试验箱的加热系统就比较的简单了，它主要是由大功率的电阻丝组成的，恒温恒湿试验箱升温速率的要求比较大，所以它的加热系统功率也是比较大。
控制系统就是恒温恒湿试验箱的核心了，主要是由它来决定设备的升温速率和精度等一些重要的指标，控制系统基本上都是属于软件的范畴，在使用过程中一般不会出现问题。
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。