恒溫恒濕試驗箱由制冷系統，加熱系統，控制系統，濕度系統，送風循環系統，和傳感器系統等組成，其主要通過這些系統來進行工作。

1、制冷系統

制冷系統是綜合試驗箱的關鍵部分之一。恒溫恒濕箱的制冷系統由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分是一個相對獨立的制冷系統。高溫部分中制冷劑的蒸發吸收來自低溫部分的制冷劑的熱量而汽化；低溫部分制冷劑的蒸發則從被冷卻的對象（試驗箱內的空氣）吸熱以獲取冷量。

2、加熱系統

試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，比較簡單。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。

4、濕度系統

A、加濕系統：試驗箱的加濕方式一般采用的是蒸汽加濕法，指的是低壓蒸汽直接可以注入試驗空間內來進行加濕，這種加濕的方法的加濕能力好，速度快、特別是在降溫時容易被加濕。

B、除濕系統：試驗箱的除濕方式通常分為兩種:機械制冷除濕和干燥除濕

5、傳感器系統

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。

6、送風循環系統

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。它提供了試驗箱內空氣的循環。