制冷系統是溫度沖擊試驗箱的核心部件之一，主要由壓縮系統、冷凝系統、蒸發系統和調節閥四大部份組成，另外還有風扇、導管和儀表等輔件。整個制冷系統是一個密封的循環回路，制冷劑在該密封系統中循環，根據需要控制供應量和進入蒸發器的次數，以獲得適宜的低溫條件。壓縮機是溫度沖擊試驗箱制冷系統的心臟，它推動制冷劑在系統中循環。冷凝器的作用是排除壓縮后的氣態制冷劑中的熱量，使其凝結成液態制冷劑；冷凝器的冷卻方式有空氣冷卻、水冷卻、空氣與水相結合三種，空氣冷卻只限于小型環境試驗箱制冷設備中應用。蒸發器的作用是向溫度沖擊試驗箱內提供冷量，蒸發器安裝在試驗箱內，利用鼓風機將冷卻的空氣吹向試驗箱內的各個部位，大型溫度沖擊試驗箱常用風道連接蒸發器，延長送風距離，使溫度下降更加均勻。
