冷熱一體機工作原理是泵浦驅動傳熱介質(通常為水或油)從裝有內置加熱器的油箱中到達控溫設備，再從控溫設備回到油箱。控制器根據溫度傳感器測量的熱流體溫度或控溫設備內部溫度，調節(jié)熱流體的溫度從而調節(jié)控溫設備的溫度。

冷熱一體機使用合成導熱油或適用于高低溫環(huán)境循環(huán)流通液體作為熱循環(huán)介質，電能作為加熱熱源，壓縮機作為制冷冷源，采用加熱和制冷雙控制系統(tǒng)，在升溫階段加熱系統(tǒng)進行升溫直至達到目標溫度。

接著制冷系統(tǒng)設置系統(tǒng)需要降溫的溫度，壓縮機進行工作制冷直至達到系統(tǒng)使用溫度。在系統(tǒng)出口溫度進行恒溫階段，如果系統(tǒng)溫度高于設定溫度，加熱系統(tǒng)停止工作，制冷系統(tǒng)將事先預冷好的循環(huán)介質流入加熱系統(tǒng)，進行換熱降溫。

如果系統(tǒng)溫度低于設定溫度，制冷系統(tǒng)停止工作，加熱系統(tǒng)進行間接性加熱，可實現(xiàn)對被加熱物件進行自動控溫。利用高溫循環(huán)油泵強制循環(huán)，將熱能或冷量輸送到用熱或用冷設備繼而返回重新繼續(xù)加熱或制冷的溫度控制設備實現(xiàn)熱量的連續(xù)遞增或遞減，使被加熱物體溫度升高或降低，達到加熱恒溫的工藝要求。