冷凍干燥可以自然發生，在自然情況下，這一過程緩慢而且不可預測。通過冷凍干燥系統，人們改進，細分了很多步驟加速了這一過程。
冷凍干燥機是由制冷系統、真空系統、加熱系統、電器儀表控制系統所組成的機器。冷凍干燥機主要部件分為干燥箱、凝結器、冷凍機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。
冷凍干燥機冷凍干燥系統的組成
1.干燥室或者多歧管
2.抽真空系統：用于克服阻礙因素和加速氣體流動
3.熱源：提供能量
4.低溫冷凝器：用于使蒸氣壓差最大化并捕捉蒸汽使之凍結，避免水蒸汽污染真空泵。
主控制器
1、ON/OFF按鈕開關安裝在機臺的儀表盤上，用于控制機臺的運行與停止。
2、冷凍系統高低壓保護開關安裝在機臺內，用于控制冷凍系統高壓端及低壓端的壓力，避免機臺的壓力超過使用范圍而造成設備的損壞。
3、化霜電磁閥安裝在機臺內，用于控制機臺的冷凝壓力，避免機臺冷凝壓力過低，造成蒸發器冰堵。
儀表控制
機臺的主要儀表由壓縮機空氣壓力表、冷媒高壓表、冷媒低壓表組成；主要控制器由ON/OFF按鈕開關、冷凍系統高低保護開關、防凍開關組成。
1、空氣壓力表安裝在儀表盤上，用于顯示機臺壓縮空氣的壓力。表上由若干刻度組成，表內下方Mpa和中Kg/CM2代表的是壓力的單位值。讀取壓力數值時， 觀察表上指針對應的刻度值加上其相對的單位值即可。
2、冷媒低表安裝在儀表盤上，用于顯示冷凍系統的低壓端的壓力或溫度，表上由若干刻度組成，讀法與高壓表相同。

干燥步驟
1.預凍：為接下來的升化過程準備樣品。
2.初級干燥：在此過程中冰升化而不融化。
3.次級干燥：在此過程中，固體物質的殘留水分被除去，從而留下干燥樣品，這一步驟對保存樣品的穩定性非常重要。