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。
卵子冷冻：
1、将供卵者卵子冷冻保存，建立卵子库，为卵巢早衰及不宜生育的严重遗传性疾病患者提供卵子捐赠。
2、女性正常月经周期大约10-50个卵泡同时发育，一般只有1个发育成熟并排卵，如果早期获得这些不成熟卵母细胞，将不成熟卵母细胞体外成熟培养与卵子冷冻技术结合，扩大供卵来源。
3、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双侧卵巢切除等的患者，将卵子冷冻保存，供以后生育用，提供生殖健康保险。