其核心系統構成包括：
恒溫浴槽系統：
這是儀器的“心臟”。它通常是一個透明的保溫槽，內部充滿乙醇或甲醇等防凍液體作為恒溫介質（因為水在零下會結冰）。
槽內配有高精度的壓縮機制冷系統和加熱系統，配合智能溫控器，能夠將介質溫度長期穩定在試驗要求的低溫，如 0°C, 5°C, 10°C, 15°C 等，精度通常可達±0.1°C。
槽內設有攪拌裝置，確保溫度均勻。
拉伸傳動系統：
由步進電機或伺服電機驅動，通過精密絲杠或齒輪組，帶動一個拉伸架以規定的恒定速度（通常為 5 cm/min ± 0.25 cm/min）移動。
模具與試件架：
使用標準的“8”字形瀝青試模來制備試件。成型后的試件中部最小橫斷面為標準尺寸（1cm2）。
試件被固定在浴槽內的試件架上，一端固定，另一端與可移動的拉伸架連接。
測量與顯示系統：
現代低溫延伸儀通常配備非接觸式光學位移傳感器或編碼器，自動跟蹤拉伸長度，并在試件斷裂時自動停止并記錄延度值。數據顯示在液晶屏上，并可通過接口傳輸至計算機。