恒温恒湿机由制冷系统﹑加热系统﹑控制系统﹑湿度系统﹑送风循环系统和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面叙述几个系统的工作原理和过程。
      

        1.制冷系统：制冷系统是恒温恒湿机的关键部分之一。一般来说，制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成。恒温恒湿机的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验机内的空气）吸热以获取冷量。
       

        2.加热系统：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，由于试验要求的升温速率较大，因此加热系统功率都比较大。
       

        3.控制系统：包括电源部分和自动控制部分。
　　 电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、电加器器，加湿器等供应电源自动控制分部分又分为温、湿度控制及故障保护部分；温、湿度控制是通过温、湿度控制器，将回风的温湿度与用户设定的温湿作对比，自动运行压缩机（降温、除湿），加湿器，电加热（升温）等元件，实现恒温恒湿的自动控制
 

        4.湿度系统：温度系统分为加湿和除湿两个子系统。
　　加湿方式一般是采用电极加湿法，借助水中的离子移动将水加热至沸腾，水蒸汽的产生量（加湿量）大小则取于电极罐中水位的高低，即电极棒插入水中的深度或面积，蒸汽喷杆均匀分布于空调箱或风管中，经空气吸收而达到加湿的目的。
　　除湿方式为机械制冷除湿，其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。
 

        5.传感器系统：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，现在的恒温恒湿箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
 

        6.送风循环系统：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。它提供了恒温恒湿机内空气的循环，风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器（降温、除湿），加湿器，电加热器（升温）后经送风口送到用户需的空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。

        恒温恒湿机广泛用于科研、工业车间、医疗卫生、仪器仪表、档案室、实验室、酒窖、博物馆、商品储藏、地下工程以及电脑室、仓库等场、防止仪器、仪表、电脑、电讯器材、药品资料等受潮、锈蚀、霉烂而造成的损失。