二氧化碳培養箱廣泛應用于細胞、組織培養和某些特殊微生物的培養，常見于細胞動力學研究、哺乳動物細胞分泌物的收集、各種物理、化學因素的致癌或毒理效應、抗原的研究和生產、培養雜交瘤細胞生產抗體、體外授精(IVF)、干細胞、組織工程、藥物篩選等研究領域。二氧化碳培養箱是一種可以對溫度、濕度和pH三項指標進行控制的培養箱，不同品牌的產品雖然不盡相同，但大致原理是一樣的。
    ①CO2的調控：
    二氧化碳培養箱氣路由高濃度的CO2鋼瓶、氣泵、穩壓閥、針型閥，電磁閥、流量計及儲氣瓶等組成。當輸入一定壓力的高濃度CO2氣體，通過調節閥、針閥及電磁閥的流量、時間控制，保證一定量的CO2氣體進入工作室，達到自動控制工作室內的CO2濃度值。該值同時通過顯示電路顯示，便于觀察了解。在CO2箱工作過程中，由儲氣瓶對工作室內進行補氣，以保持穩定的CO2濃度值。
    二氧化碳培養箱常用熱導（TC）傳感器或紅外（IR）傳感器檢測箱體內二氧化碳濃度的變化。當二氧化碳培養箱的門被打開時，CO2從箱體內漏出，此時傳感器就會探測到CO2濃度的降低，并做出及時的反應，重新注入CO2使其恢復到原先預設的水平。
    ②溫度的調控：
    CO2培養箱的溫度是通過電熱絲加熱的,主要有水套式加熱和氣套式加熱兩種加熱系統。
    ③濕度的調控：
    大多數的CO2培養箱是通過增濕盤的蒸發作用產生濕氣的，大型的二氧化碳培養箱是用蒸汽發生器或噴霧器來控制相對濕度水平的。一些培養箱在底部設置濕度蓄水池，這樣可以增強蒸發作用，但是，這個系統也更復雜，由于復雜結構的增加一些難以預料的問題也會在使用過程中出現。