恒温恒湿箱的两部分是调温和加湿。利用安装在箱体顶部的旋转风扇，实现气体循环，平衡设备箱体内的温度和湿度。箱体内温湿度传感器采集的数据传输到温湿度控制器进行处理，并发出温湿度调节指令，由空气加热单元、冷凝管和水槽内的加热蒸发单元共同完成。
事实上，加湿过程增加了水蒸气分压。当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表面的饱和压力。水蒸气在箱壁表面形成较大的表面，通过在箱体内扩散，将水蒸气压力加入箱体，从而提高试验箱的相对湿度。
当时由于恒温恒湿箱湿度控制主要采用汞电接点导电表进行简单的开关量调节，对仪器大滞后热水箱水温控制的适应性较差，控制过渡过程较长，难以满足交变湿热对加湿要求较高的需要。在恒温恒湿箱箱壁上喷洒水滴不可避免地会对试验产品造成不同程度的污染。也需要箱内排水。这个过程很快被蒸汽加湿和浅水盘加湿所取代。此外，在湿化过程中，水蒸气不会增加系统中多余的热量。当喷淋水控制喷淋水温低于试验所需温度时，具有除湿功能。
自来水可以用于恒温恒湿箱，达到湿度效果。但长期使用自来水作为湿度用水时，水管内容易产生水垢，自来水中的杂质会吸附在产品表面，水箱会不干净。
