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，調節熱流體的溫度從而調節控溫設備的溫度。

冷熱一體機使用合成導熱油或適用于高低溫環境循環流通液體作為熱循環介質，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，在升溫階段加熱系統進行升溫直至達到目標溫度。

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

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