制冷系統(tǒng)是綜合試驗(yàn)箱的關(guān)鍵部分之一。一般來說，恒溫恒濕試驗(yàn)箱制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷，機(jī)械制冷采用蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機(jī)，冷凝器，節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成。如果我們試驗(yàn)的溫度低溫要達(dá)到-60℃，單級制冷難以滿足要求，恒溫恒濕箱的制冷方式一般采用復(fù)疊式制冷。恒溫恒濕箱的制冷系統(tǒng)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(gè)相對獨(dú)立的制冷系統(tǒng)。高溫部分中制冷劑的蒸發(fā)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(fā)則從被冷卻的對象(試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣)吸熱以獲取冷量。高溫部分和低溫部分之間是用一個(gè)蒸發(fā)冷凝器聯(lián)系起來，它既是高溫部分的冷凝器，也是低溫部分的冷凝器。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)相對制冷系統(tǒng)而言，是比較簡單。它主要有大功率電阻絲組成，由于試驗(yàn)箱要求的升溫速率快，因此試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)功率也會(huì)隨著要求變大。而且在試驗(yàn)箱的底板也設(shè)有加熱器。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)是綜合試驗(yàn)箱的核心，它決定了試驗(yàn)箱的升溫速率，精度等重要指標(biāo)。現(xiàn)在試驗(yàn)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。由于控制系統(tǒng)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(huì)出現(xiàn)問題。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱溫度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個(gè)子系統(tǒng)。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(yàn)空間加濕。這種加濕方法加濕能力，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時(shí)容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制加濕。
除濕方式有兩種：機(jī)械制冷除濕和干燥除濕。機(jī)械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使大于飽和含濕量的水汽凝結(jié)析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時(shí)將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥進(jìn)行干燥，干燥完后又送入試驗(yàn)箱內(nèi)，如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行除濕。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應(yīng)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(jì)法和固態(tài)電子式傳感器直接測量法。由于干濕球法測量精度不高，現(xiàn)在的恒溫恒濕箱正逐步的以固態(tài)傳感器代替干濕球來進(jìn)行濕度的測量。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱空氣循環(huán)系統(tǒng)正常情況下由離心式風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)構(gòu)成。它提供了試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的循環(huán)。