我國真空冷凍干燥設備趨于完善，但與發達國家相比，該技術基礎理論的研究顯得滯后和薄弱，阻礙了技術應用水平的提高。因此，研究的重點正向這方面轉移。研究的焦點集中在真空冷凍干燥的物性參數及其影響因素、過程參數、過程機理和模型、過程優化控制等的研究。
真空冷凍干燥技術的基本參數包括物性參數和過程參數，它們是實現真空冷凍干燥過程的基礎。這些數據的缺乏會使干燥過程難以實現針對原料的優化，不能充分發揮系統效率。物性參數指物料的導熱系數、傳遞系數等。這方面的研究內容包括物性參數數據的測定及測定方法，以及環境條件壓強、溫度、相對濕度和物料顆粒取向等對物性參數的影響。過程參數包括冷凍、供熱和物料形態等有關參數。對冷凍過程的研究意在為系統找到最優冷凍曲線。供熱過程的研究則集中在兩方面：一是對原料載體的改良；二是加熱方式(傳熱方式和供熱熱源)的選擇。確定恰當的物料形態也是重要的研究內容，它包括原料的顆粒形態和料層厚度等。
從熱量傳遞和質量傳遞入手研究真空冷凍干燥的機理，并建立相應的數學模型，有助于找出過程的影響因素，預測時間、溫度及蒸氣壓強的分布狀況。研究主要限于均質液相，并提出了一些數學模型，如冰前沿均勻退卻模型、升華模型、吸附-升華模型等。這些模型雖然對真空冷凍干燥的過程作了不同程度的描述，但在實際應用中仍然存在許多限制條件。過程優化控制是建立在上述數學模型的基礎上的。控制方案又有準穩態模型和非穩態模型之分。