冷热一体机工作原理是泵浦驱动传热介质(通常为水或油)从装有内置加热器的油箱中到达控温设备，再从控温设备回到油箱。控制器根据温度传感器测量的热流体温度或控温设备内部温度，调节热流体的温度从而调节控温设备的温度。

冷热一体机使用合成导热油或适用于高低温环境循环流通液体作为热循环介质，电能作为加热热源，压缩机作为制冷冷源，采用加热和制冷双控制系统，在升温阶段加热系统进行升温直至达到目标温度。

接着制冷系统设置系统需要降温的温度，压缩机进行工作制冷直至达到系统使用温度。在系统出口温度进行恒温阶段，如果系统温度高于设定温度，加热系统停止工作，制冷系统将事先预冷好的循环介质流入加热系统，进行换热降温。

如果系统温度低于设定温度，制冷系统停止工作，加热系统进行间接性加热，可实现对被加热物件进行自动控温。利用高温循环油泵强制循环，将热能或冷量输送到用热或用冷设备继而返回重新继续加热或制冷的温度控制设备实现热量的连续递增或递减，使被加热物体温度升高或降低，达到加热恒温的工艺要求。