二氧化碳培養箱原理是其通過在培養箱箱體內模擬形成一個類似細胞/組織在生物體內的生長環境如恒定的酸堿度（pH值：7.2～7.4）、穩定的溫度（37℃）、較高的相對濕度（95%）、穩定的CO2水平（5%），來對細胞/組織進行體外培養的一種裝置。二氧化碳培養箱廣泛應用于醫學、免疫學、遺傳學、微生物、農業科學、藥物學的研究和生產，已經成為上述領域實驗室普遍使用的常規儀器。

二氧化碳培養箱有兩種加熱方式：氣套式加熱和水套式加熱，兩種加熱系統都是可靠的，同時它們都有著各自的優點和缺點。

水套式加熱是通過一個獨立的水套層包圍內部的箱體來維持溫度恒定的，其優點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式系統就可以比較長時間的保持培養箱內的溫度準確性和穩定性（維持溫度恒定的時間是氣套式系統的3～4倍），有利于實驗環境不太穩定（如有用電限制，或者經常停電）并需要保持長時間穩定的培養條件的用戶選用。

氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進行加熱的，又叫六面直接加熱。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養箱迅速的特點，特別有利于短期培養以及需要箱門頻繁開關的培養。此外，對于使用者來說氣套式設計比水套式更簡單化（水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗，并要經常監控水箱運作的情況）。