冷凍干燥機的凍干法則基本上在0℃以下進行，即在產品凍結的狀態下進行，只在后期降低產品的殘余水份含量時，才讓產品升至0℃以上的溫度，但一般不超過40℃。在真空條件下，當水蒸汽直接升華出來后，藥物剩留在凍結時的冰架中，形成類似海綿狀疏松多孔架構，因此它干燥后體積大小幾乎不變。冷凍干燥機再次使用前，只要加入注射用水，又會立即溶解。
1、壓縮機
冷凍干燥機使用的制冷壓縮機目前大多采用中高溫型全密封往復式壓縮機，其特點是：結構緊湊、體積小、重量輕、振動小、噪聲低，能效比高。由于全密封壓縮機的電動機與壓縮機主體密封在一鋼制殼體內，電動機處在冷媒氣態環境中運行，冷卻條件較好，壽命較長。冷凍干燥機殼體下部存有規定數量的潤滑油，在壓縮機工作時，對各部自動供油，平時不需再添加潤滑油。
2、熱交換、蒸發器
熱交換在冷凍干燥機里的主要作用是利用被蒸發器冷卻后的壓縮空氣所攜帶的冷量(對絕大多數用戶來講這部分冷量屬廢冷)并用這部分冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣，從而減輕了冷凍干燥機制冷系統的熱負荷，達到節約能源的目的。另一方面，低溫壓縮空氣在熱交換器里溫度得到回升，使排氣管道外壁不致因溫度過低而出現結露現象。
3、冷凝器、二次冷凝器(預冷回熱器)
在冷凍干燥機中冷凝器的作用是將冷媒壓縮機排出的高壓、過熱冷媒蒸氣冷卻成為液態制冷劑，使制冷過程得以連續不斷進行。由于冷凝器排出的熱量包括冷媒從蒸發器吸取的熱量以及由壓縮功轉換過來的熱量。所以冷凝器的負荷比蒸發器來得大，冷凍干燥機中冷凝器分空氣冷卻式(風冷型冷凝器)和水冷卻式(水冷型冷凝器)兩種。
4、旋風分離器(氣水分離器)
旋風分離器也是一種慣性分離器，較多地用于氣固分離。壓縮空氣沿筒壁切線方向進入分離器后，在里面產生旋轉，混在氣體中的水滴也跟著一起旋轉并產生離心力，質量大的水滴所產生的離心力大，在離心力作用下大水滴向外壁移動，碰到外壁(也是擋板)后再集聚長大并與氣體分離。
5、熱氣旁路閥
壓縮空氣在蒸發器中冷卻時，有大量凝結水析出。為了防止這種情況的出現，必須對冷媒蒸發溫度加以控制。其簡單有效的措施就是在冷凝器和蒸發器之間加設一只熱氣旁路閥，熱氣旁路閥的測壓管與蒸發壓力直接連接。當蒸發壓力低于一定程度時，熱氣旁路閥自動開啟，冷凝器中的高溫冷媒蒸氣直接進入蒸發器，提升蒸發溫度，避免冰堵現象。
6、熱力膨脹閥或毛細管(節流閥)
膨脹閥(毛細管)是制冷系統的節流機構。在冷凍干燥機中，蒸發器制冷劑的供給及其調節者是通過節流機構來實現的。節流機構使制冷從高溫高壓液體進入蒸發器。毛細管由于結構簡單，工作穩定，在小型冷凍干燥機獲得普遍應用。
7、自動排水閥
在冷凍干燥機中，凝結的冷凝水應及時排放出設備外，避免因冷凝水排放不及時造成空氣含水量上升，為了方便冷凝水的排放，在冷凍干燥機上裝備了自動排水閥當排水閥貯水杯內水位未達到一定高度時，壓縮空氣的壓力將浮球壓下關閉排水孔，就不會造成氣流泄漏。
8、干燥過濾器
運行中的制冷裝置，由于制冷劑和冷凍油存在水分、固體粉未、污垢等雜質，情況嚴重時會使節流結構的節流孔產生臟堵。因此在冷媒供液管前必須裝設干燥過濾器。另外，制冷劑中微量水分對制冷系統的危害最大。對冷媒，冷凍油及蒸發器、冷凝器和配管的干燥處理是極為重要的。
