恒溫恒濕試驗箱通過三個相互聯系的系統：制冷循環系統、空氣循環系統、電器自控系統。
一、恒溫恒濕試驗箱制冷循環系統：蒸發器中的液態制冷劑吸收空氣的熱量(空氣被降溫及除濕)并開始蒸發，終制冷劑與空之間形成一定的溫度差，液態制冷劑亦*蒸發變為氣態，后被壓縮機吸入并壓縮(壓力和溫度增加),氣態制冷劑通過冷凝器(風冷/水冷)吸收熱量，凝結成液體。通過膨脹閥(或毛細管)節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。
二、恒溫恒濕試驗箱空氣環系統：風機負責將空氣從回風口吸入，空氣經過蒸發器(降溫、除濕)，加濕器，電加熱器(升溫)后經送風口送到用戶需的空間內，送出的空氣與空間內的空氣混合后回到回風口。
三、恒溫恒濕試驗箱電器自控系統：
包括電源部分和自動控制部分。
電源部分通過接觸器，對壓縮機、風扇、電加器器，加濕器等供應電源自動控制分部分又分為溫、濕度控制及故障保護部分:溫、濕度控制是通過溫、濕度控制器，將回風的溫濕度與用戶設定的溫濕作對比，自動運行壓縮機(降溫、除濕)，加濕器，電加熱(升溫)等元件，實現恒溫恒濕的自動控制。
