恒温恒湿试验箱由调温（加温、制冷）和增湿两部分组成。通过安装在箱体内顶部的旋转风扇，将空气排入箱体实现气体循环、平衡箱体内的温、湿度，由箱体内置的温、湿度传感器采集的数据，传至温、湿度控制器（微型信息处理器）进行编辑处理，下达调温调湿指令，通过空气加热单元、冷凝管以及水槽内加热蒸发单元的共同完成。
恒温恒湿箱温度调节是通过箱体内置温度传感器，采集数据，经温度控制器（微型信息处理器）调节，接通空气加热单元来实现增加温度或者调节制冷电磁阀来降低箱体内温度，以达到控制所需要的温度。恒温恒湿箱湿度调节是通过体内置湿度传感器，采集数据，经湿度控制器（微型信息处理器）调节，接通水槽加热元件，通过蒸发水槽内的水来实现增加箱体内的湿度或者调节制冷电磁阀来实现去湿作用，以达到控制所需要的湿度。
恒温恒湿箱设有多重保护措施；温度系统在可设定允许温度条件下，装有过温保护器，空气加热元件可随旋转风扇停止而自动断电；加湿系统可随加湿槽水位降低而停止供电；制冷系统也随箱体温度升高（超过40℃）或湿度的加大而停止工作。