高低溫循環試驗箱的制冷循環均采用逆卡若循環，該循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，其過程如下：制冷劑經壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了功使排氣溫度升高，之后制冷劑經冷凝器等溫地和四周介質進行熱交換將熱量傳給四周介質，后制冷劑經截流閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低，未尾制冷劑通過蒸發器等溫地從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環周而復始從而達到降溫之目的。

　　為了保證高低溫循環試驗箱對降溫速率和溫度的要求，制冷系統采用進口壓縮機所組成的復疊式制冷系統，該制冷系統具有匹配合理、可靠性高、使用維護方便等優點；低溫室自動除霜，經過電磁閥自動轉換將壓縮機排氣端高溫高壓氣體引入制冷蒸發器，使得蒸發器表面溫度升高，凝結水排出室外，高低溫循環試驗箱制冷系統的設計應用能量調節技術，一種行之有效的處理方式既能保證在制冷機組正常運行的情況下又能對制冷系統的能耗及制冷量進行有效的調節，使制冷系統的運行費用下降到較為經濟的狀態。

　　高低溫循環試驗箱的溫度能在25℃±3K和規定的高溫之間循環變化，且其容差和變化速率符合標準中的規定，總的溫度容差±3K是考慮到了測量的誤差、溫度的緩慢變化以及工作空間內的溫度變化而確定的，但是，為了維持相對濕度在規定的容差范圍內，在任意時刻工作空間內任何兩點之間的溫度差必須維持在一個較小的范圍內，如果溫度差超過1K，濕度條件就達不到要求，為了高低溫循環試驗箱維持規定的濕度，溫度短時波動必須維持在±0.5K的范圍內，工作空間的相對濕度能夠保持在標準所給定的限度以內。