无论外界的温度是怎样变化，恒温晶振的输出频率都能保持高度稳定。恒温晶振的核心是一个恒温槽。晶体被放置在槽体中，控制电路会不断监测温度，并通过加热电阻元件维持在设定的工作点。

通常这个工作点选在晶体温度特性曲线的转折点附近，那里的频率随温度变化最小。由于温度保持恒定，晶体的固有频率几乎不会随外界环境改变，从而实现极高的频率稳定度。