恒溫恒濕機由制冷系統﹑加熱系統﹑控制系統﹑濕度系統﹑送風循環系統和傳感器系統等組成，上述系統分屬電氣和機械制冷兩大方面。下面敘述幾個系統的工作原理和過程。
      

        1.制冷系統：制冷系統是恒溫恒濕機的關鍵部分之一。一般來說，制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷，機械制冷采用蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器組成。恒溫恒濕機的制冷系統由兩部分組成，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。高溫部分中制冷劑的蒸發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則從被冷卻的對象（試驗機內的空氣）吸熱以獲取冷量。
       

        2.加熱系統：加熱系統相對制冷系統而言，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，因此加熱系統功率都比較大。
       

        3.控制系統：包括電源部分和自動控制部分。
　　 電源部分通過接觸器，對壓縮機、風扇、電加器器，加濕器等供應電源自動控制分部分又分為溫、濕度控制及故障保護部分；溫、濕度控制是通過溫、濕度控制器，將回風的溫濕度與用戶設定的溫濕作對比，自動運行壓縮機（降溫、除濕），加濕器，電加熱（升溫）等元件，實現恒溫恒濕的自動控制
 

        4.濕度系統：溫度系統分為加濕和除濕兩個子系統。
　　加濕方式一般是采用電極加濕法，借助水中的離子移動將水加熱至沸騰，水蒸汽的產生量（加濕量）大小則取于電極罐中水位的高低，即電極棒插入水中的深度或面積，蒸汽噴桿均勻分布于空調箱或風管中，經空氣吸收而達到加濕的目的。
　　除濕方式為機械制冷除濕，其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。
 

        5.傳感器系統：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。濕度的測量方法有兩種：干濕球溫度計法和固態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傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。
 

        6.送風循環系統：空氣循環系統一般有離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。它提供了恒溫恒濕機內空氣的循環，風機負責將空氣從回風口吸入，空氣經過蒸發器（降溫、除濕），加濕器，電加熱器（升溫）后經送風口送到用戶需的空間內，送出的空氣與空間內的空氣混合后回到回風口。

        恒溫恒濕機廣泛用于科研、工業車間、醫療衛生、儀器儀表、檔案室、實驗室、酒窖、博物館、商品儲藏、地下工程以及電腦室、倉庫等場、防止儀器、儀表、電腦、電訊器材、藥品資料等受潮、銹蝕、霉爛而造成的損失。