從設備結構來看，低溫瀝青延伸儀主要由恒溫浴槽、拉伸系統、控制系統和測量裝置四部分組成。恒溫浴槽是核心部件之一，采用雙層保溫設計，內置制冷機組和溫度傳感器，可控制試驗溫度在 0℃至 - 20℃范圍內，溫差波動不超過 ±0.1℃；拉伸系統由同步電機驅動的兩個夾具構成，能實現勻速拉伸，拉伸速度可調節（常用 5cm/min 或 10cm/min）；控制系統配備觸摸屏和微處理器，可預設溫度、拉伸速度等參數，并實時顯示試驗數據；測量裝置通過高精度位移傳感器記錄瀝青試樣斷裂時的延伸長度，精度可達 0.1mm。
其工作原理基于瀝青材料的低溫力學特性測試需求。試驗時，先將瀝青試樣制成 8 字形標準試件，放入恒溫浴槽中在規定低溫下保溫一定時間（通常 1.5-2 小時），使試樣充分適應試驗溫度；隨后啟動拉伸系統，兩個夾具以恒定速度反向拉伸試樣，直至試樣斷裂；設備自動記錄斷裂時的延伸長度，以此評估瀝青在低溫條件下的塑性變形能力 —— 延伸值越大，說明瀝青的低溫延展性越好，路面使用中越不易產生低溫開裂。