恒溫恒濕試驗機由制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，濕度系統(tǒng)，送風循環(huán)系統(tǒng)，和傳感器系統(tǒng)等組成。下面講述幾個主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程:
1.控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗機的升溫速率，精度等重要指標。
2.濕度系統(tǒng)：溫度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個子系統(tǒng)。一般采用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(xiàn)強制加濕。
3.傳感器系統(tǒng)：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。
4.送風循環(huán)系統(tǒng)：空氣循環(huán)系統(tǒng)一般有離心式風扇和驅(qū)動其運轉(zhuǎn)的電機構(gòu)成。它提供了試驗機內(nèi)空氣的循環(huán)。
5.制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)是恒溫恒濕試驗機的關鍵部分之一。恒溫恒濕試驗機的制冷采用復疊式制冷。恒溫恒濕試驗機的制冷系統(tǒng)由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分是一個相對獨立的制冷系統(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（試驗機內(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。
6.加熱系統(tǒng)：它主要有大功率電阻絲組成，由于試驗要求的升溫速率較大，因此加熱系統(tǒng)功率都比較大，而且在試驗機的底板也設有加熱器。