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。以下就初步的介紹這幾個系統的原理和工作過程。
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.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。
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汽凝結析出，這樣就降低了濕度，干燥器除濕是利用氣泵使試驗箱內的空氣抽出，將干燥的空氣注入的同時將濕空氣送入可循環利用的干燥進行干燥，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式法，后一種的除濕方法可以使露點溫度達到0℃一下，適用于有特殊要求的場合。
3.加熱系統:恒溫恒濕試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言是比較簡單，它主要有大功率電阻絲組成，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。