利用冷冻技术将胚胎、精子及卵子从生理温度降至低温并贮存，需要时再从低温状态解冻至生理温度。因为低温可以抑制或停止细胞代谢，保持其自身能量不被消耗，但冻融对细胞是有一定损伤的。
胚胎冷冻：
1、体外受精-胚胎移植（IVF-ET）治疗周期形成多个胚胎，移植后尚余有质量好的胚胎，将这部分胚胎冷冻保存。如果这个周期治疗失败，可以在以后的自然周期中解冻复苏并进行移植，避免再次超排卵、取卵手术，且自然周期的内分泌环境及子宫内膜的接受性有利于胚胎植入，可增加一次受孕机会。
2、当体外受精-胚胎移植（IVF-ET）治疗周期发生严重的卵巢过度刺激综合征时，避免进一步加重，可将胚胎冷冻保存留待以后移植。
3、胚胎移植时插管入宫腔内非常困难者，难以移植。
4、胚胎进行种植前遗传学诊断，等待诊断结果时可先将胚胎冷冻。
精子冷冻：
1、将供精者精液冷冻保存，建立精子库，为无精症及不宜生育的严重遗传性疾病患者提供精子捐赠。
2、将要接触放射、辐射、毒物、高温环境工作人员和进行化疗放疗及将要进行睾丸切除等的患者，将精子冷冻保存，供以后生育用，提供生殖健康保险。
3、精神紧张或需外出者，在辅助生殖技术需要受精时不能提供精液，将他们任何时候射出的精液冷冻保存，以便需要时使用。
4、少弱精症患者精液冷冻保存，特别是经显微睾丸附睾手术或睾丸活检获得的少量精子。
