制冷系统是温度冲击试验箱的核心部件之一，主要由压缩系统、冷凝系统、蒸发系统和调节阀四大部份组成，另外还有风扇、导管和仪表等辅件。整个制冷系统是一个密封的循环回路，制冷剂在该密封系统中循环，根据需要控制供应量和进入蒸发器的次数，以获得适宜的低温条件。压缩机是温度冲击试验箱制冷系统的心脏，它推动制冷剂在系统中循环。冷凝器的作用是排除压缩后的气态制冷剂中的热量，使其凝结成液态制冷剂；冷凝器的冷却方式有空气冷却、水冷却、空气与水相结合三种，空气冷却只限于小型环境试验箱制冷设备中应用。蒸发器的作用是向温度冲击试验箱内提供冷量，蒸发器安装在试验箱内，利用鼓风机将冷却的空气吹向试验箱内的各个部位，大型温度冲击试验箱常用风道连接蒸发器，延长送风距离，使温度下降更加均匀。