可调节控制室内两种以上气象因子，用于研究环境和生物相互关系的一种设施。它具有设置多组合对比的实验能力，主要用于科学研究。当研究一种环境因子变化对生物的影响时，使其他因子在所有对比处理中均保持不变，从而实现精确的“解析”自然。这是人工气候室不同于环境调节温室或植物工厂的重要区别。

美国加利福尼亚州帕萨迪纳人工气候室是早期的人工气候设施，具有许多独立的实验房间，各实验房间有不同等级的温度、湿度、光照指标。各实验室的环境指标是恒定不变的。使用者根据自己的目的选用不同的实验房间。若要改变植物的实验条件时，就得将供试植物从一个房间搬向另一个房间。这种方式称为“帕萨迪纳式”。1958年澳大利亚联邦科学和工业研究组织（CSIRO）在堪培拉建成并定名为“人工控制环境研究室”（CERES），人工控制面积的2/5采用“帕萨迪纳式”，3/5面积采取在实验小室里再放入多个人工生长箱的办法每个生长箱具有独立的空调机组，可以根据实验人员的要求，在实验小室所提供的环境基础上，实现二级调节。采用在实验室内套生长箱的双重结构，称为“堪培拉式”，为第二代人工气候室。第三代人工气候室在“堪培拉式”基础上进一步分化并日趋完善。其特点之一是每个实验小室均可随意进行独立调整，不需要将实验植物搬来搬去寻找恒温值实验小室。这不仅可以节省劳力和搬运的专用设备，也不必顾虑在搬运过程中受到不利的环境影响，造成实验的失败。中国科学院植物生理研究所人工气候室就是具有这种独立调节功能的实验小室。特点之二是小型化。日本的一些“进入式”大型生长箱，工作人员可以走进去进行操作，事实上就是人工气候室的一种装配型设施。20世纪60年代以来，大型人工气候室已逐渐让位于这种装配型人工气候室。

根据实验对象的不同，可分为植物人工气候室、动物人工气候室、昆虫人工气候室、综合生物人工气候室、人类医用人工气候室等。从设施规模和服务对象看，又可分为综合大型人工气候室、专用型人工气候室、小型人工生长箱群等三种。从光照的来源可分为自然光照人工气候室、人工光照气候室等。

环境调节室是人工气候室的主体建筑，包括人工光照或自然光照的温湿度程序控制室，分光照射实验室、土壤温湿调节实验室、空气组成成分实验室等。大型的人工气候室的建筑群包括化验室、分析室、预备实验室、中央控制室。小型的人工气候室一般只包括环境调节室、机械及控调管理室。自然光照人工气候室的房间用玻璃或其他透明材料制成。为了清洁玻璃外表面，常设有可移动的梯子。为避免夏季强烈太阳辐射，一般用遮光网，在有条件地区可采用屋顶淋浴措施。人工光照气候室，要求照度在数万勒克斯以上。为了消除这些光源发出的热量，常用高强度玻璃将光源与生育区隔开，形成独立的灯室，并设有独立的冷却系统，一般把外界空气导入灯室进行通风冷却。也有用冷冻机进行冷却，使干燥的空气在灯室内反复循环使用。这样可以避免外界空气带进来的灰尘、虫卵等。也有用水或其他特殊溶液形成薄膜在两层玻璃板之间循环流动进行冷却。

包括加热、制冷、加湿、除湿、通风换气、气体成分控制等各种装置。加热，采用水暖和气暖等设备。制冷，采用制冷机械，由压缩机和冷凝器进行工作。小型制冷多采用半导体电子制冷技术。在需要低温的人工气候室，室内装有直接蒸发盘管，通过三台或二台制冷机分级控制。

人工光源，需考虑光照强度和光谱两个方面。为了模拟外界环境宜选择发光效率高、光谱接近阳光的电光源。当一种电光源不能满足需要时，可将几种电灯组合起来，互相取长补短。常用的有白炽灯和荧光灯。白炽灯的色温为2300～3300°K，用以补充光谱中600纳米以上的长波部分是很有效的，但从电能消耗角度来看，它的转换效率不高。荧光灯有高的转换效率，还可以选择不同的荧光物质获得所需要的光谱，因此使用较为广泛。为弄清植物生长发育与光量光质的依存关系，应在某一波段内使光照强度和能量分布都能够连续调节。

早期人工气候室主要采用电力控制。采用电子计算机闭环控制系统后，实现了在最佳的工况下运行时有最佳的效率，消耗最低的能量和保证最佳的空调质量。