恒温恒湿试验箱的标箱容积一般有80L、225L、800L、1000L等，温度范围是-40摄氏度到150摄氏度。其具体的工作原理如下：
制冷剂循环系统工作原理：蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，造成制冷剂与空气之间形成一定的温度差，待到液态制冷剂蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加），气态制冷剂通过冷凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。
空气循环系统工作原理：一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器、加湿器、电加热器（升温）后经送风口到达用户指定的空间，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。
电器自控系统工作原理：自控系统包括电源部分和自动控制部分。控制系统是恒温恒湿试验箱的核心，决定了试验箱的升温速率、精度等重要指标。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，实现恒温恒湿试验的自动控制。