物質在自然界中以氣、液、固三種形態存在，其構成大部分是水，水在維持其構造、機能方面起著重要作用，提取出水分或降低水的活動即可降低物質活性。
大型生產型真空冷凍干燥機是低溫凍干方式，其原理是將含水物質先凍結成固態，然后使其中的水份從固態升華成氣態，從而除去水份而保存物質的方法。在凍干過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性狀。
由于物料中水分在預凍以后以冰晶的形態存在，原來溶于水中的無機鹽類溶解物質被均勻地分配在物料之中。升華時，溶于水中的溶解物質就析出，避免了一般干燥方法中因物料內部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現象。
凍干在實驗室里有多種作用，它在制藥行業及生物化學領域更是不可少的。那些需要長期保存的物料更離不開它，比如：酶、微生物培養、血液、激素等，凍干具有長期保藏的穩定性，更重要的是不會破壞樣品的結構與活性。所以，凍干技術也是化學分析中常用的輔助手段。
在自然情況下，冷凍干燥能夠自然發生，但此過程非常緩慢并且難以預測。自從有了冷凍干燥系統，經過人們的改進、細分、優化，加速了這個過程。大型生產型真空冷凍干燥機采用不銹鋼冷阱和臺面，清潔衛生，美觀耐腐蝕。
真空泵通過抽空閥抽冷阱，再通過主閥抽凍干箱，使冷阱、凍干箱形成真空，一方面促使凍干箱內的水分在真空狀態下蒸發（升華），另一主面該真空系統在冷凝器和凍干箱之間形成一個真空梯度（壓力差），使前箱水分升華后被冷凝器捕獲。真空系統的真空度應與產品的升華溫度和冷凝器的溫度相匹配，真空度過高、過低都不利于升華。
