冷冻式干燥机的工作原理，是利用全封闭式压缩机制冷系统，对经空压机排出的压缩气体冷却降温，使压缩空气温度降至露点温度以下，从而使得其中所含的大量水蒸气凝结成液滴析出，再由自动排水阀排出，得到干燥纯净的压缩空气。
目前，冷冻式干燥机在设计与制造上还有不足之处。如压缩机设备的利用效率不高，这一现象主要是设备配置欠佳，冷损失较大等原因造成的。由于负荷的变动，压缩空气处理量也会随之变化，换热器及蒸发器的换热系数也会改变，特别是预冷器与蒸发器的传热负荷配比也会发生变化，因此存在一个优化问题。冻干机中蒸发器捕水的性能，直接影响着整机的性能和制造成本，因此研究捕水器的结构和结霜特性也非常重要。另外，由于制作工艺水平的限制，冷阱中的换热盘管布置不紧凑，制冷剂分配不均等，这些都是导致制冷效果差的原因。所以提高各个部件的运行效率，减少各种冷量的损耗，在细节上进一步改进是干燥器的发展方向之一。
冷冻式干燥器目前在药品的生产领域应用的越来越广泛，近年来冷冻技术有很大的发展。传统的制药工艺中，有些环节操作人员直接与药品接触，成为药品污染的主要来源，而无菌工作造价也很昂贵。目前，各种自动进出料生产线正在大量使用。这样可以更好地保证产品的无菌要求和保护操作人员的安全，实现冻干机在医药领域中的自动化和无菌生产。同时，提高各部件运行效率，达到人、物隔离要求，也是冻干机在医药领域发展的方向。