恒溫恒濕試驗箱由調溫（加溫、制冷）和增濕兩部分組成。通過安裝在箱體內頂部的旋轉風扇，將空氣排入箱體實現氣體循環、平衡箱體內的溫、濕度，由箱體內置的溫、濕度傳感器采集的數據，傳至溫、濕度控制器（微型信息處理器）進行編輯處理，下達調溫調濕指令，通過空氣加熱單元、冷凝管以及水槽內加熱蒸發單元的共同完成。 
恒溫恒濕箱溫度調節是通過箱體內置溫度傳感器，采集數據，經溫度控制器（微型信息處理器）調節，接通空氣加熱單元來實現增加溫度或者調節制冷電磁閥來降低箱體內溫度，以達到控制所需要的溫度。恒溫恒濕箱濕度調節是通過體內置濕度傳感器，采集數據，經濕度控制器（微型信息處理器）調節，接通水槽加熱元件，通過蒸發水槽內的水來實現增加箱體內的濕度或者調節制冷電磁閥來實現去濕作用，以達到控制所需要的濕度。 
恒溫恒濕箱設有多重保護措施；溫度系統在可設定大安全允許溫度條件下，裝有過溫保護器，空氣加熱元件可隨旋轉風扇停止而自動斷電；加濕系統可隨加濕槽水位降低而停止供電；制冷系統也隨箱體溫度升高（超過40℃）或濕度的加大而停止工作。