生产型冻干机的技术应用原理主要基于水的三态变化，即固态、液态和气态。首先，将含水物质冻结成固态，然后在适当的真空环境下，使冻结的水分子直接升华成为水蒸气并从物质中逸出。此外，这一过程发生在低温下，使得蛋白质等不会发生变性，同时微生物等失去生物活力，从而适合干燥保存那些热稳定性能差的生物活性制品、生物化学类制品、基因工程类制品和血液制品等。
冻干技术的优点包括：由于在低温下进行干燥，因此微生物的生长和酶的作用几乎无法进行，能够最好地保持物质原来的性状；干燥后体积、形状基本不变，物质呈海绵状，无干缩，复水时与水的接触面大，能迅速还成原来的形状；因为通常是在真空下干燥的，氧气极少，从而保护了易氧化的物质。
在冻干过程中，产品预冻方式对产品质量有很大影响。一种常用的方法是将待干燥的产品与冷冻箱同时降温，另一种是等待冷冻箱搁板降温至一定温度后，再将产品放入。前者相当于慢冻，后者则介于速冻与慢冻之间，兼具冻干效率与产品质量。