恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，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。一、高低温湿热试验箱控制系统：控制系统是高低温试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用pid控制，也有少部分采用pid与模糊控制相组合的控制方式。
二、加热系统：高低温湿热试验箱的加热系统相对制冷系统而言是比较简单。它主要由大功率电阻丝组成，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。
三、高低温湿热试验箱制冷系统：制冷系统是高低温湿热试验箱的关键部分之一。一般来说，高低温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，由于试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此高低温试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
四、传感器系统：高低温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。
五、高低温湿热试验箱湿度系统：湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。