高低溫交變濕熱試驗箱由制冷系統、加熱系統、控制系統、濕度系統、傳感器系統和空氣循環系統等組成，上述系統分屬電氣和機械制冷兩大方面。下面簡述幾個主要系統的工作原理和工作過程。
1、制冷系統：制冷系統是綜合高低溫濕熱試驗箱的要害部分之一。一般來說，高低溫濕熱試驗箱的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，試驗箱的制冷方式一般采用復疊式制冷。
制冷系統由高溫部分和低溫部分兩部分組成，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（試驗箱內的空氣）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。高低溫濕熱試驗箱的高溫部分制冷劑采用中溫制冷劑，低溫部分制冷劑是采用低溫制冷劑，箱內溫度能達到-70-150℃。
2、加熱系統：高低溫濕熱試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是比較簡單的。它主要由大功率電阻絲組成，由于試驗箱要求的升溫速率較大，因此試驗箱的加熱系統功率都比較大，而且在試驗箱的底板也設有加熱器。
3、控制系統：控制系統是綜合試驗箱的核心，它決定了高低溫濕熱試驗箱的升溫速率，精度等重要指標。現在試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相組合的控制方式。由于控制系統基本上屬于軟件的范疇，而且此部分在使用過程中，一般不會出現問題。
4、濕度系統：濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統。
高低溫濕熱試驗箱的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。這種加濕方法加濕能力，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時輕易實現強制加濕。
高低溫濕熱試驗箱的除濕方式有兩種：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聚析出，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，如此反復循環進行除濕。后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下。
5、傳感器系統：高低溫濕熱試驗箱的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，現在的試驗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、空氣循環系統：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。它提供了高低溫濕熱試驗箱內空氣的循環。
