恒溫恒濕試驗箱主要由五大系統組成，即控制系統，加熱系統，制冷系統，濕度系統，空氣循環系統等組成。
下面簡要介紹一下五大系統組成的工作原理及內容：
一、控制系統：
控制系統是恒溫恒濕試驗箱的核心，決定了恒溫恒濕箱的升降溫速率、精度等重要指標。現有恒溫恒濕試驗箱的控制器多采用PID控制，少數采用PID與模糊控制相結合的控制方式。
二、制冷系統:
制冷系統是恒溫恒濕試驗箱的重要組成部分之一。一般來說，其制冷方式主要以機械制冷來完成，機械制冷采用的是蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器所組成的，恒溫恒濕箱的制冷方式是有兩種的，分別是單級制冷以及雙級制冷，-40以下溫度一般以雙級制冷為佳。
三、加熱系統：
恒溫恒濕試驗箱的加熱系統主要由大功率電阻線組成，比制冷系統簡單。由于機箱要求較高的加熱速率，加熱系統功率相對較大，試驗箱底板也配有加熱器。
四、濕度系統：
濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統
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。這種加濕方法速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時容易實現強制加濕。
除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥器除濕。
(1)機械冷凍除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，冷凝沉淀超過飽和濕度的水分，降低濕度。
(2)干燥器除濕是利用氣泵抽出試驗箱內的空氣，注入干燥的空氣，同時將濕氣送入可回收的干燥器進行干燥，干燥后送入試驗箱內，反復循環除濕。
(3)目前，大多數綜合試驗箱采用前一種除濕方法。后一種除濕方法，可使露點溫度低于0，適用于有特殊要求的場合，但成本較高。
五、空氣循環系統:
恒溫恒濕試驗箱的空氣循環系統一般由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。
