作用：可保護細胞免受溶液損傷和冰晶損傷。
滲透性冷凍保護劑：可以滲透到細胞內，一般是一些小分子物質，主要包括甘油、DMSO、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇等。
非滲透性冷凍保護劑：不能滲透到細胞內，一般是些大分子物質，主要包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白以及羥乙基淀粉等。
冷凍保護劑同溶液中的水分子結合，發生水合作用，弱化水的結晶過程使溶液的粘性增加從而減少冰晶的形成，同時冷凍保護劑可以通過在細胞內外維持一定的摩爾濃度，降低細胞內外未結冰溶液中電解質的濃度，使細胞免受溶質的損傷。
滲透性冷凍保護劑的保護機制是在細胞冷凍懸液完全凝固之前，滲透到細胞內，在細胞內外產生一定的摩爾濃度，降低細胞內外未結冰溶液中電解質的濃度，從而保護細胞免受高濃度電解質的損傷同時。細胞內水分也不會過分外滲，避免了細胞過分脫水皺縮。