恒溫恒濕試驗機的控制系統可說是整個設備的心臟，掌管著制冷、制熱、控濕、循環、控制等大權。
在制冷方面，壓縮機是采用進口的壓縮機。制冷系統由高溫部分和低溫部分組成，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(試驗機內的空氣)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。

加熱系統采用完全獨立的鎳鉻合金電加熱式，電阻率大、電阻溫度系數小，在高溫下變形小且不易脆化，自身加熱溫度可達1000～1500℃，使用壽命長。
加濕是恒溫恒濕試驗箱不同于高低溫試驗箱的主要部分，恒溫恒濕試驗箱采用外置隔離式，全不銹鋼鍋爐式淺表面蒸發式加濕器。除濕方式采用機械制冷除濕，將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水汽凝結析出，這樣就降低了濕度。
送風循環系統：空氣循環系統由耐溫低噪音空調型電機，多葉式離心風輪構成。它提供了試驗機內空氣的循環。
控制系統是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗機的升溫速率，精度等重要指標。試驗機的控制器大都采用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。