組織細胞の凍結は.細胞障害や血管障害.組織細胞やその内容物の物理的.化学的.電解質的変化を引き起こし.最終的には壊死やアポトーシスを引き起こします。 凍結療法には.「凍結」と「再加熱」の2つのプロセスがあります。 凍結の初期段階（-4〜21℃）では.細胞外の氷晶の形成.すなわち「溶液化」が起こる。
効果）が.細胞死を引き起こす主なメカニズムである。 細胞外の氷晶の形成は.細胞外の浸透圧を上昇させ.細胞内の脱水を引き起こし.細胞の破砕とそれに伴う細胞膜やオルガネラの損傷を引き起こす。 さらに温度が下がると.細胞内に氷晶が生成され.小器官の不可逆的な損傷.次いで細胞膜の損傷.そして最終的には細胞死が引き起こされる。 再加熱されると.小さな氷の結晶が再結晶したり.互いに融合して大きな氷の結晶になり.細胞への破壊力がさらに強くなる。 また.再加温時に細胞の氷晶が溶けることで.細胞外空間が低浸透圧環境となり.そこに水が入り込んで細胞が膨張し.細胞膜の損傷を引き起こすため.冷凍期間には損傷しなかった一部の細胞が再加温時に破壊されることがあります。 血管の損傷は主に冷凍の再加熱期間に発生し.遅延する。 これは.微小血管の破壊.微小血栓症.血流の停滞と閉塞.組織細胞の低酸素による細胞壊死が特徴である。 微小血管や小動脈.静脈は再加温後4時間以内でも回復が難しいが.大血管.特に大動脈は一般に損傷せず.損傷してもその後24時間以内に概ね回復することが示唆されている。