恒溫水浴的結構組成如下：
浴槽
浴槽包括容器和液體介質。如果要求設定的溫度與室溫相差不大，通常可用20dm3 的圓形玻璃缸作容器。若設定的溫度較高（或較低），則應對整個槽體保溫，以減少熱量傳遞速度，提高恒溫精度。
恒溫水浴以蒸餾水為工作介質。如對裝置稍加改動并選用其它合適液體作為工作介質，則上述恒溫浴可在較大的溫度范圍內使用。
溫度計
觀察恒溫浴的溫度可選用分度值為0.1℃的水銀溫度計，而測量恒溫浴的靈敏度時應采用貝克曼溫度計，溫度計的安裝位置應盡量靠近被測系統。所用的水銀溫度計讀數應加以校正。
攪拌器
攪拌器以小型電動機帶動，其功率可選40W，用變速器或變壓器來調節攪拌速度。攪拌器一般應安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，以使槽內各部位溫度均勻。
加熱器
在要求設定溫度比室溫高的情況下，必須不斷供給熱量以補償水浴向環境散失的熱量。電加熱器的選擇原則是熱容量小，導熱性好，功率適當。如果容量為20dm3的浴槽，要求恒溫在20~30℃之間，可選用200∽300W的電加熱器。室溫過低時，則應選用較大功率或采用兩組加熱器。
水銀接觸溫度計。水銀接觸溫度計又稱水銀導電表。
水銀球上部焊有金屬絲，溫度計上半部有另一金屬絲，兩者通過引出線接到繼電器的信號反饋端。接觸溫度計的頂部有一磁性螺旋調節帽，用來調節金屬絲觸點的高低。同時，從溫度計調節指示螺母在標尺上的位置可以估讀出大致的控溫設定溫度值。浴槽溫度升高時，水銀膨脹并上升至觸點，繼電器內線圈通電產生磁場，加路彈簧片跳開，加熱器停止加熱。隨后浴槽熱量向外擴散，使溫度下降，水銀收縮并與觸點脫離，繼電器的電磁效應消失，彈簧彈回，而接通加熱器回路，系統溫度又開始回升。這樣接觸溫度計反復工作。而且系統溫度得到控制。可以說它是恒溫浴的中樞，對恒溫起著關鍵作用。
繼電器
繼電器必須與加熱器和接觸溫度計相連，才能起到控溫作用。實驗室常用的繼電器有電子管繼電器和晶體管繼電器。
衡量恒溫水浴的品質好壞，可以用恒溫水浴靈敏度來衡量。通常以實測的zui高溫度與zui低溫度值之差的一半數值來表示其靈敏度。