常用的超低温防爆冰箱有40°低温防爆冰箱、60°低温防爆冰箱和80°低温防爆冰箱，尽管温度不同，但它们的工作原理都是大同小异的。接通电源时，当面板显示温度数据比设定的温度高时，级压缩机首先启动，级制冷技术系统进入工作，使得第二级制冷系统的冷凝器温度能够得到下降。

经过几分钟的延迟，第二级制冷系统也开始工作,它的蒸发器设计在防爆冰箱的内壁上，这样可以有助于冷凝器释放的热量全都被制冷系统的蒸发器吸收,级冷凝器释放的热量在空气中散出，使得防爆冰箱内部温度下降很多。

当防爆冰箱内部环境温度达到自己设定温度后，感温探头电阻把信息传出，控制继电器失电断开，两级制冷系统全部停止工作。当超低温防爆冰箱的温度再一次升高并超过设定温度时，超低温防爆冰箱则会重复上述的运行过程，使防爆冰箱的温度下降至设定温度并始终保持在设定温度。

低温级系统中还加配有气热交换器，可使低压控制气体从蒸发器出来同进冷凝蒸发器前的高压气体进行热交换，这样不但减少了冷凝蒸发器的热负荷，而且充分利用了大量热量。去除冷冻油中的石蜡的除蜡型过滤器，可以降低系统“油堵”的可能性。