快速冷冻对很多细胞是致命的，其原因尚不明确。关于“热冲击”的一个假说是，随着温度的降低，细胞内各种物质及其薄膜以不同的速率收缩，产生毀灭性的机械应力。而渗透压冲击指的是与某些薄膜接触的溶质浓度的骤变产生的不利影响，可能会有冷冻储存过程中的损伤。

冷冻过程中，由于多种因素在各个温度范围内的作用，细胞会经历种种兴衰。而就算最终达到了储存温度，还是会有很多问题。正如之前所说，事实证明，除非在最低温度，即接近绝对零度的条件下，否则确实会有可观测到的变化发生，尽管这些变化极度缓慢。

大量事实证明，解冻过程可能造成的损伤比冷冻过程中的更多，特别是在解冻过程缓慢并缺乏保护剂的情况下。损伤的机制包括游移冰的再结晶(小冰晶体合并为较大冰晶，造成机械破坏)和气泡的形成等。在温度低达-40℃时，这些影响都可能会发生。长时间以来，人们认为，解冻最小的样本的热交换不是问题，其它获得快速解冻的方法是极度困难。

但是，现在看来，即使是大型样本，微波透热法和电磁感应法已经可以或多或少以全身均匀的速率进行解冻。这些方法涉及高频无线电波、交变磁场或交变电场的应用。前者类似普通加热灯，后者类似电烤箱。