恒溫恒濕箱由制冷系統，加熱系統，控制系統，濕度系統，空氣循環系統，和傳感器系統等組成， 上述系統分屬電氣和機械制冷兩大方面。下面初步敘述幾個主要系統的工作原理和工作過程： 1、制冷系統：制冷系統是綜合試驗箱的關鍵部分之一。一般來說，試驗箱的制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷，機械制冷采用蒸氣壓縮式制冷，該制冷方式是人工制冷中應用廣泛而又經濟的制冷方式之一。蒸氣壓縮式制冷型式有：單級制冷、多級制冷和復疊式制冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器組成。由于我們試驗的溫度低溫要達到-55℃，單級制冷難以滿足要求，因此綜合試驗箱的制冷方式一般采用復疊式制冷。
2、加熱系統：試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是比較簡單的。它主要由大功率電阻絲組成。由于試驗箱要求的升溫速率較大，因此試驗箱的加熱系統功率都比較大，而且在試驗箱的底板也設有加熱器。
3、控制系統：控制部分是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升降溫速率，精度等重要指標。現有試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相結合的控制方式。由于控制系統基本上屬于軟件的范疇，而且此部分在使用過程中，一般不會出現問題，因此，本文不對控制系統作太多的介紹。
4、濕度系統：濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統。
試驗箱的加濕方式一般采用蒸氣加濕法，即將低壓蒸氣直接注入試驗空間加濕。這種加濕方法加濕能力強，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時容易實現強制加濕。
恒溫恒濕箱的除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥器除濕。機械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水氣凝結析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可循環利用的干燥器進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環進行除濕。現在大部分綜合試驗箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下，適用于有特殊要求的場合，但費用較貴。
5、空氣循環系統空氣循環系統一般由離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。它提供了試驗箱內空氣的循環。
通過上述一系列的系統和組件之間協同作用，就完成了加熱、制冷、加濕、干燥的動作，就可以模擬出溫度和濕度交變的場景，通過PID控制所有的協同系統，來實現某些溫度、濕度環境和溫度、濕度交變的環境，給各種試驗樣品提供合適的試驗環境，幫助企業更快的發現產品的耐氣候性問題，并予以改善，加強其使用性能。
