用冷凍技術將胚胎、精子及卵子從生理溫度降至低溫并貯存，需要時再從低溫狀態解凍至生理溫度。因為低溫可以抑制或停止細胞代謝，保持其自身能量不被消耗，但凍融對細胞是有一定損傷的。
胚胎冷凍：
1、體外受精-胚胎移植(IVF-ET)治療周期形成多個胚胎，移植后尚余有質量好的胚胎，將這部分胚胎冷凍保存。如果這個周期治療失敗，可以在以后的自然周期中解凍復蘇并進行移植，避免再次超排卵、取卵手術，且自然周期的內分泌環境及子宮內膜的接受性有利于胚胎植入，可增加一次受孕機會。
2、當體外受精-胚胎移植(IVF-ET)治療周期發生嚴重的卵巢過度刺激綜合征時，避免進一步加重，可將胚胎冷凍保存留待以后移植。
3、胚胎移植時插管入宮腔內非常困難者，難以移植。
4、胚胎進行種植前遺傳學診斷，等待診斷結果時可先將胚胎冷凍。
精子冷凍：
1、將供精者精液冷凍保存，建立精子庫，為無精癥及不宜生育的嚴重遺傳性疾病患者提供精子捐贈。
2、將要接觸放射、輻射、毒物、高溫環境工作人員和進行化療放療及將要進行睪丸切除等的患者，將精子冷凍保存，供以后生育用，提供生殖健康保險。
3、精神緊張或需外出者，在輔助生殖技術需要受精時不能提供精液，將他們任何時候射出的精液冷凍保存，以便需要時使用。
4、少弱精癥患者精液冷凍保存，特別是經顯微睪丸附睪手術或睪丸活檢獲得的少量精子。
卵子冷凍：
1、將供卵者卵子冷凍保存，建立卵子庫，為卵巢早衰及不宜生育的嚴重遺傳性疾病患者提供卵子捐贈。
2、女性正常月經周期大約10-50個卵泡同時發育，一般只有1個發育成熟并排卵，如果早期獲得這些不成熟卵母細胞，將不成熟卵母細胞體外成熟培養與卵子冷凍技術結合，擴大供卵來源。
3、將要接觸放射、輻射、毒物、高溫環境工作人員和進行化療放療及將要進行雙側卵巢切除等的患者，將卵子冷凍保存，供以后生育用，提供生殖健康保險。