超低溫冰箱從外形上來看可以分為立體式和臥式2種箱體形式，內箱多采用儲物層獨立開關門的設計方式，外箱體采用冷軋鋼板相互拼湊焊接而成。在箱體內外層分別有一定厚度的聚亞安酯保暖泡沫材料(厚度在70mm左右)，超低溫冰箱箱體內含有溫度傳感器，能夠自動根據冰箱內實際溫度和人工預設溫度的比較結果進行溫度調節，由于在低溫環境下工作，溫度傳感器采用耐低溫的稀有金屬鉑作為制造材料，從而能夠對箱內溫度進行調控。傳統的超低溫冰箱制冷劑中含有氟利昂，現代超低溫冰箱已經采用環保制冷劑，能夠很好地避免對環境的污染。此外，超低溫冰箱還安裝有自動斷電警報器和溫度警報器，以便在冰箱出現問題時及時發出警報。針對電網中有時出現的諧波過大導致電壓波動較大的情況，超低溫冰箱一般配備有電壓增壓器，從而保證壓縮機在低電壓情況下正常運行。

   超低溫冰箱制冷系統的工作原理區別于一般冰箱，它采用復疊式制冷方式，在超低溫冰箱中一般有2個全封閉式的壓縮機作為高溫和低溫壓縮機使用。低溫壓縮機的蒸發器銅管以盤管形式直接安裝于冰箱內箱體外部，并以導熱膠泥填堵在盤管和冰箱壁之間的空隙中，從而達到增加熱交換效果的目的。箱體內的冷凝蒸發器多為殼管式結構，內部為四管螺紋型的銅管，通常采用逆流形式的熱交換方式。此外，在冰箱的低溫工作系統中還配有相關的氣熱交換器，能夠將蒸發器中排除的低壓氣體與進入冷凝蒸發器之前的高壓氣體進行冷熱交換，這種設計方法減少了冷凝蒸發器工作中的熱負荷，能夠大程度地利用冰箱工作中產生的熱量，減少能源的損耗。超低溫冰箱一般采用除蠟型過濾器，這類過濾器可以有效地除掉冷凍油中的石蠟，以降低整個制冷導熱系統發生堵塞的概率，保障超低溫冰箱的正常運行。