恒温恒湿试验箱是有控制系统、温度系统、加热系统等组成的。这些系统都分别属于电气和机械制冷两个方面。以下就初步的介绍这几个系统的原理和工作过程。
1.控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率、精度等重要指标.现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式.恒温振荡器由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中一般不会出现问题。
2.温度系统:分为加湿和除湿两个子系统
（1）加湿: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好、速度快、加湿控制灵敏（尤其在降温时容易实现强制加湿）。
（2）除湿:试验箱的除湿方式有两种:机械制冷除湿和干燥除湿。
机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度，干燥器除湿是利用气泵使试验箱内的空气抽出，将干燥的空气注入的同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内（如此反复循环进行除湿）。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法，后一种的除湿方法可以使露点温度达到0℃一下，适用于有特殊要求的场合。
3.加热系统:恒温恒湿试验箱的加热系统相对制冷系统而言是比较简单，它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。