恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，操控系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，电热恒温培养箱上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面初步叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
1 温度系统：温度系统分为加湿和除湿两个子系统。
试验箱的加湿方式一般采纳蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿操控灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。
试验箱的除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。生化培养箱机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。电热恒温鼓风干燥箱现在大多数综合试验箱采纳前一种除湿方式法，后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃一下。适用于有特殊要求的场合，但费用较贵。
2 操控系统：二氧化碳培养箱操控系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的操控器大都采纳PID操控，也有少多数采纳PID与模糊操控相组合的操控方式。由于操控系统基本上属于软件的范畴，而且此多数在使用过程中，一般不会出现问题。
3 加热系统：试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。
4 制冷系统：制冷系统是综合试验箱的关键多数之一。一般来说，试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采纳蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成，由于我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此试验箱的制冷方式一般采纳复叠式制冷。我司（上海尚群电子科技有限公司）生产的恒温恒湿箱的制冷系统由两多数组成，分别称为高温多数和低温多数，每一多数是一个相对独立的制冷系统。高温多数中制冷剂的蒸发吸收来自低温多数的制冷剂的热量而汽化；低温多数制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验箱内的空气）吸热以获取冷量。生化培养箱高温多数和低温多数之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温多数的冷凝器，也是低温多数的冷凝器。STH系列试验箱的高温多数制冷剂采纳中温制冷剂，低温多数制冷剂是采纳低温制冷剂，箱内温度能达到-70-150℃.
5 空气循环系统：生化培养箱空气循环系统一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了试验箱内空气的循环。
6 传感器系统：试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种：干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高，现在的试验箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。