在高低溫試驗箱里，冷媒（俗稱制冷劑）是實現制冷的“搬運工"。它的作用就像冰箱里的氟利昂，通過不停地在氣態和液態之間轉換，把箱內的熱量“搬運"到箱外，從而實現降溫。

具體的工作原理是一個循環往復的過程：

吸熱蒸發：液態的冷媒在箱內的蒸發器里，會吸收周圍空氣的熱量，使空氣溫度降低，而它自己則吸熱變成低溫的氣態。

壓縮升溫：氣態的冷媒被壓縮機吸入并壓縮，壓力和溫度都大幅升高，變成高溫高壓的過熱蒸氣。

冷凝放熱：高溫高壓的蒸氣進入箱外的冷凝器（通過風冷或水冷），將熱量傳遞給外部環境，同時自身冷卻并凝結成液態。

節流降壓：液態的冷媒經過膨脹閥等節流裝置后，壓力和溫度驟降，重新變回低溫低壓的液體，準備進入下一輪循環。

為了達到極限低溫，試驗箱常采用“組合"模式。對于需要達到-40℃以下低溫的試驗箱，單用一種冷媒（如R404A，低約-46.5℃）效率會很低。因此會采用復疊式制冷系統，它使用兩種不同的冷媒分工合作：

高溫級：使用中溫冷媒（如R404A），負責把低溫級釋放的熱量搬運出去。

低溫級：使用低溫冷媒（如R23，低約-81.7℃），專門負責從箱內吸熱，實現-50℃甚至更低的溫度。