细菌恒温培养箱的核心功能之一是准确控制内部温度，以满足不同细菌生长的需求。其温度控制系统主要由温度传感器、控制器和加热/制冷元件组成。温度传感器通常采用高精度的铂电阻或热电偶，能够实时、准确地感知培养箱内的温度变化，并将温度信号转化为电信号传输给控制器。
当培养箱内实际温度低于预设温度时，控制器会启动加热元件，如不锈钢加热管或陶瓷加热片。加热元件将电能转化为热能，通过热传导和对流的方式将热量均匀地散发到培养箱内部，使温度逐渐升高。随着温度的上升，温度传感器持续监测温度变化，并将实时数据反馈给控制器。当温度接近预设值时，控制器会逐渐降低加热功率，采用脉冲加热的方式实现准确的温度控制，避免温度过冲，确保培养箱内温度稳定在预设值附近，温度波动范围通常可控制在±0.1℃-±0.5℃之间。
反之，当培养箱内实际温度高于预设温度时，控制器会启动制冷元件。对于一些需要低温培养的细菌，培养箱可能配备半导体制冷片或压缩机制冷系统。半导体制冷片利用帕尔贴效应实现制冷，具有体积小、无噪音、制冷速度快等优点；压缩机制冷系统则适用于需要较大制冷量和更低温度范围的场合。制冷元件启动后，会吸收培养箱内的热量，将其排出到设备外部，从而降低培养箱内温度。同样，温度传感器会实时监测温度下降情况，并将数据反馈给控制器，以便及时调整制冷功率，确保温度稳定。
除了温度控制，部分细菌恒温培养箱还具备湿度控制功能，以满足一些对湿度要求较高的细菌培养需求。湿度控制系统一般由湿度传感器、加湿器和除湿器组成。湿度传感器能够实时监测培养箱内的湿度，并将湿度信号传输给控制器。
当培养箱内湿度低于预设值时，控制器会启动加湿器。加湿器通常采用超声波加湿或蒸汽加湿的方式，将水转化为水蒸气并释放到培养箱内，增加空气中的水分含量，从而提高湿度。超声波加湿器利用超声波的高频振动将水雾化成微小的水滴，然后通过风扇将水滴吹散到空气中；蒸汽加湿器则是通过加热使水蒸发成蒸汽，再将蒸汽注入培养箱。
当培养箱内湿度高于预设值时，控制器会启动除湿器。除湿器一般采用冷凝除湿或吸附除湿的原理。冷凝除湿是利用制冷系统使空气中的水蒸气冷凝成水滴，然后排出培养箱；吸附除湿则是通过吸附剂(如硅胶、分子筛等)吸收空气中的水分，达到除湿的目的。
细菌恒温培养箱的外壳通常采用优质冷轧钢板，经过精密的冲压、焊接和表面喷涂工艺处理。这种材质具有坚固耐用、抗腐蚀性强的特点，能够有效保护内部设备免受外界环境的干扰和损坏。同时，表面喷涂的环保漆不仅具有良好的装饰性，还能进一步增强外壳的防腐蚀能力。
内胆一般选用不锈钢材质，如304不锈钢。不锈钢内胆具有耐腐蚀、易清洁、卫生性能好等优点，能够满足细菌培养对环境清洁度的严格要求。在培养过程中，细菌可能会产生一些代谢产物和分泌物，不锈钢内胆的光滑表面便于清洗和消毒，可有效防止细菌残留和交叉污染，为细菌培养提供一个安全、可靠的环境。
为了减少外界环境对培养箱内温度的影响，提高温度控制的稳定性和节能效果，培养箱通常采用多层隔热结构。常见的隔热材料有聚氨酯泡沫、玻璃棉等。这些隔热材料具有良好的隔热性能，能够有效阻止热量的传递，降低能量损耗。在隔热层的设计上，还会采用真空隔热板等新型隔热技术，进一步提高隔热效果，使培养箱在各种环境条件下都能保持稳定的内部温度。
