恒溫恒濕機的主要工作原理有送風循環(huán)系統(tǒng)：恒溫恒濕機的空氣循環(huán)系統(tǒng)主要有離心式風扇以及驅動電機組成，其主要作用是使其機器內形成內部空氣的循環(huán)。

　　恒溫恒濕機的制冷系統(tǒng)：通常使用復疊式制冷。恒溫恒濕機的制冷系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別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。

　　恒溫恒濕機的濕度系統(tǒng)：溫度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個子系統(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空間加濕。除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥除濕。機械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水汽凝結析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環(huán)進行除濕。

　　恒溫恒濕機的加熱系統(tǒng)：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。

　　恒溫恒濕機的控制系統(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。

　　恒溫恒濕機的傳感器系統(tǒng)：濕度的測量方法有干濕球溫度計法和固態(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行濕度的測量。