恒温恒湿箱由温度调节和加湿两部分组成。安装在箱体顶部的旋转风机用于实现气体循环，平衡设备箱内的温度和湿度。箱内温湿度传感器采集的数据传输至温湿度控制器进行处理，发出温湿度调节指令，由空气加热单元共同完成，水箱中的冷凝管和加热蒸发装置

实际上，加湿过程增加了水蒸气的分压。最初的加湿方法是将水喷入试验箱壁，通过控制水温来控制水面的饱和压力。水蒸气在室壁表面形成一个大的表面。通过在试验箱中扩散，将水蒸汽压添加到试验箱中，以提高试验箱的相对湿度。

当时，由于恒温恒湿箱的湿度控制主要采用水银电接点传导性仪表进行简单的开关量调节，仪表滞后大的热水箱对水温控制的适应性差，控制过渡过程长，很难满足交变湿热的高加湿要求。在恒温恒湿箱壁上喷洒水滴，不可避免地会对测试产品造成不同程度的污染。还需要在水箱中排水。这个过程很快被蒸汽加湿和浅水锅加湿所取代。此外，在加湿过程中，水蒸气不会增加系统中的多余热量。当喷淋水温度低于试验所需温度时，具有除湿功能。

自来水可在恒温恒湿箱中使用，以达到增湿效果。但是，当自来水长期用作湿度水时，水管内容易产生水垢，自来水中的杂质会吸附在产品表面，水箱不干净。