制冷系統是恒溫恒濕試驗箱中的關鍵部件之一，也是整個設計的重點和難點，其設計質量好壞直接影響試驗箱的性能優劣。常用制冷方式有三種：一是機械制冷，也稱為蒸氣壓縮機制冷；二是液氮制冷；三是機械制冷和液氮制冷相結合的制冷方式。

    機械制冷是所有人工制冷中應用最成熟的制冷技術，根據恒溫恒濕試驗箱制取低溫程度不同，可分為單級制冷、雙級制冷和復疊式制冷。機械制冷的降溫速率很慢，普遍在1~10℃/min范圍，不超過15℃/min,無法滿足快速降溫速率要求的高/低溫環境試驗設備。為了解決這一難題，可以采用液氮制冷技術。

    液氮（常壓下的沸點為-195.8℃）制冷以液氮為冷源，向試驗空間噴灑液氮，利用液氮汽化過程中的潛熱以及低溫氮氣的顯熱吸收熱量達到降溫目的。液氮制冷具有很好的降溫性能，制冷低溫可到-150℃，降溫速率可達60℃/min以上，通常用于要求溫度極低、降溫速度快，或者短時間內需要大冷量（冷沖擊）的應用場合。液氮作為工業附屬產品，制取成本低，價格日趨便宜，因此，液氮制冷技術逐漸被應用于需要超低溫度、高降溫速率的環境試驗設備中。