恒溫恒濕試驗箱是有控制系統、溫度系統、加熱系統等組成的，這些系統都分別屬于電氣和機械制冷兩個方面。恒溫恒濕試驗箱主要適合電子、電器、通訊、儀表、車輛、塑膠制品、金屬、食品、化學、建材、醫療、航天等制品檢測質量之用。因此，每個系統的工作缺一不可，下面簡單敘述幾個主要系統的工作原理和工作過程。
1、控制系統是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升溫速率、精度等重要指標.現在試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相組合的控制方式.恒溫振蕩器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。
2、制冷系統的設計應用能量調節技術,既能保證制冷機組正常運行,又能對制冷系統的能耗及制冷量進行有效的調節，使制冷系統保持在的運行狀態。采用平衡調溫(BTC),既在制冷系統在連續工作的情況下，控制系統根據設定之溫度點通過PID自動運算輸出的結果去控制加熱器的輸出量，最終達到一種動態平衡。
3、恒溫恒濕試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是相對簡單的。試驗箱的加熱系統功率都比較大，并且在試驗箱的底板也設有加熱器。
4、溫度系統:分為加濕和除濕兩個子系統。
(1)加濕:試驗箱的加濕方式一般采用蒸汽加濕法，即將低壓蒸汽直接注入試驗空間加濕。這種加濕方法加濕能力好、速度快、加濕控制靈敏(尤其在降溫時容易實現強制加濕)。
(2)除濕:試驗箱的除濕方式有兩種:機械制冷除濕和干燥除濕。
5、傳感器系統：恒溫恒濕試驗箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應用較多的是鉑電組和熱電偶。濕度的測量方法有兩種：干濕球溫度計法和固態電子式傳感器直接測量法。由于干濕球法測量精度不高，現在的試驗箱正逐步的以固態傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。
6、空氣循環系統一般有離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。它提供了恒溫恒濕試驗箱內空氣的循環。
