试验由冷浸、热浸与变温过程组成。其环境条件为真空度优于6.5×10^-3帕、具有冷黑背景、半球法向发射率大于0.90。

试验大致分验收和鉴定级热真空试验。验收级热真空试验的目的是在热真空环境下暴露组件的材料和工艺制造质量方面的潜在缺陷。其温度最高和最低预示值范围一般为85℃。鉴定级热真空试验的目的是验证航天器在真空和鉴定级温度条件下经受热循环应力环境的能力，并在所有工作模式下航天器性能是否满足设计要求。其温度最高和最低预示值是在验收级范围基础上各外扩10℃。

试验从常温开始，将温度升高至规定的试验最高预示值，实施热浸，再降低温度至规定的试验最低预示值，实施热浸，最后回到常温，形成一次温度循环。一般循环次数为6～8次。冷浸是指使航天器及其组件处于规定的试验最低预示温度，并停留规定的时间；热浸是使其处于规定的试验最高预示温度，并停留规定的时间。

试验时航天器置于真空容器内的试验支架上，所有试验用的电缆从真空密封法兰引出容器外。在进行航天器热真空试验时，要根据仪器在航天器上的布局特点，将航天器分成几个温度控制区域进行温度控制，需要考虑热边界条件的相似性、轨道特性、姿控以及关键组件对温度的特殊要求。

试验通常根据航天器的外形尺寸、形状和散热面部位等，选择不同的加热装置进行温度控制。加热装置主要有红外加热笼、红外灯阵、电加热片、电加热器、太阳模拟器几种。

在国内外有关航天环境试验的标准或规范中都将热真空试验规定为必须做的试验项目，对于长寿命、技术复杂的航天器显得尤为重要。