수용액이나 물을 포함하는 시료를 동결하고 그 온도의 수증기압 이하로 감압하여 물을 승화시켜 건조하는 방법. 이것에 사용되는 동결건조기는 미리 동결한 시료를 넣는 시료 건조실, 진공펌프 또는 확산펌프, 양자의 중간에 두어 승화해 온 수증기를 응결하여 없애는 냉각덧(또는 condenser) 등으로 구성된다. 동결건조는 저온에서 일어나기 때문에 열에 의한 시료의 변질이 적고 또한 건조 후 시료의 수용해성이 좋기 때문에 수용액의 농축에도 적합하다. 또한 동결건조를 하면 함수 상태 또는 수용액 내에서 불안정한 생물학적 활성이 있는 시료를 장기간 안정적으로 보존할 수 있다. 각종 혈액제제, 효소제품, 바이러스나 세균백신(홍역백신,두창 백신, BCG 등), 그 밖의 생물학적 제제에 널리 이용되며, 바이러스주·세균주의 보존에도 사용된다.