恒溫恒濕試驗箱主要有五大系統，分別是控制、加熱、制冷、濕度及空氣循環系統。

1、控制系統：

　　控制部分是恒溫恒濕試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升降溫速率，精度等重要指標。現有恒溫恒濕試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相結合的控制方式。

　　2、加熱系統：

　　恒溫恒濕試驗箱的加熱系統主要由大功率電阻絲組成，相對制冷系統而言，是比較簡單的。由于恒溫恒濕試驗箱要求的升溫速率較大，因此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、制冷系統：

　　制冷系統是恒溫恒濕試驗箱的關鍵部分之一。一般來說，試驗箱的制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷。

　　機械制冷采用蒸氣壓縮式制冷，該制冷方式是人工制冷中應用廣泛而又經濟的制冷方式之一。

　　蒸氣壓縮式制冷型式有：單級制冷、多級制冷和復疊式制冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器組成。

　　由于試驗的溫度低溫要達到-55℃，單級制冷難以滿足要求，因此恒溫恒濕試驗箱的制冷方式一般采用復疊式制冷。

　　4、濕度系統：

　　濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統。恒溫恒濕試驗箱的除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥器除濕。

　　(1)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氣凝結析出，這樣就降低了濕度。

　　(2)干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可循環利用的干燥器進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環進行除濕。

　　(3)現在大部分綜合試驗箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下，適用于有特殊要求的場合，但費用較貴。

　　5、空氣循環系統：

　　它提供了恒溫恒濕試驗箱內空氣的循環，一般由離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。