高低温试验箱制冷的工作原理主要是通过制冷剂经过压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗的功会使排气温度升高，之后制冷剂经过冷凝器的处理和四周介质进行热交换，将热量传给四周介质后，制冷剂经过节流阀绝热膨胀做功，这是的制冷剂温度将达到顶峰，再者制冷剂通过蒸发器等部件将温度吸走，使被冷却物体温度快速降低。而此循环不断从而达到降温目的。不过在选择制冷剂时更好选择纯度较高的制冷剂，这样才能避免其中水分过多导致设备结霜。
高低温试验箱主要由控制系统、制冷系统、加热系统、温度监控系统、空气循环系统等五大系统组成。
1、控制系统：控制系统无容置疑是高低温试验箱的核心，控制系统决定了试验箱的升温速率、精度、是否有程序控制等重要指标。根据用户预设的环境数据，指挥各部分协调配合，保证试验箱高效精准进行工作。
2、制冷系统：制冷系统是高低温试验箱的关键组成之一，一般来说，试验箱的制冷方式分为机械制冷以及液氮辅助制冷两种方式，机械制冷是通过压缩蒸汽实现的，通常情况下，以机械制冷为主，液氮制冷为辅。
3、加热系统：高低温试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单的，它主要由大功率电阻丝组成。
4、试验箱湿度系统：试验箱的加湿方式一般采用蒸汽加湿法，将低压蒸气直接注入试验空间加湿。
5、空气循环系统：空气循环系统一般由离心式风扇和驱动器运转的电机构成。空气循环系统是利用电机带动风扇，为试验箱送风、回风。