恒溫恒濕箱用于檢測材料在各種環境下性能的試驗各種材料耐熱、耐寒、耐干、耐濕性能，其內部運作主要是通過：空氣循環系統、電器自控系統壓縮機、制冷循環系統三個關聯系統來共同完成工作的。
一、恒溫恒濕箱空氣循環系統
離心風機負責將空氣從回風口吸入，空氣經過蒸發器、加濕器、電加熱器，通過降溫或升溫、除濕或加濕后經送風口送到用戶試驗的空間內，送出的空氣與空間內的空氣混合后回到回風口，如此循環運行達到試驗溫度穩定。
二、恒溫恒濕箱電器自控系統
這塊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、電加熱器、加濕器等供應電源自動控制部分，其部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，將回風的溫濕度與試驗設定的溫濕作對比，自動運行壓縮機、加濕器、電加熱等元件進行降溫、升溫、除濕，實現恒溫恒濕的自動控制。
三、恒溫恒濕箱壓縮機制冷循環系統
蒸發器中的液態制冷劑吸收空氣的熱量（空氣被降溫及除濕）并開始蒸發，致使制冷劑與空氣之間形成一定的溫度差，液態制冷劑完全蒸發變為氣態，后被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加），氣態制冷劑通過冷凝器（風冷/水冷)吸收熱量，凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管)節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。