Tuy vậy các quá trình này xảy ra chậm chạp hơn so với các quá trình sấy khô và cô đặc khác. Chi phí cho làm khô và cô đặc bằng làm lạnh đông cao, đầu tư ban đầu lớn, nên giá thành sản phẩm cao. Trong thương mại, chỉ những sản phẩm quý như thịt, nấm hoặc các bữa ăn làm sẵn là được sử dụng phương pháp làm lạnh đông để sấy và cô đặc.
Giai đoạn đầu của quá trình làm khô bằng lạnh đông là làm lạnh thực phẩm trong thiết bị có khí lưu thông. Loại thiết bị phụ thuộc vào bản chất của thực phẩm. Các mẩu thực phẩm nhỏ sẽ được làm lạnh đông nhanh để hạn chế các hư hỏng bởi quá trình tạo tinh thể nước đá. Thực phẩm lỏng thì dùng phương pháp làm lạnh đông chậm để tạo ra tinh thể dạng mắt lưới làm kênh dẫn nước trong lòng thực phẩm.
Nếu áp lực hơi nước của thực phẩm được giữ dưới 4.58 Torr (610.5 Pa) và nước bị đóng băng, khi thực phẩm bị làm nóng nước đá cứng sẽ thăng hoa trực tiếp thành hơi nước không qua giai đoạn tan đá. Hơi nước sẽ tiếp tục được tách ra khỏi thực phẩm bằng cách giữ áp suất trong buồng lạnh khô thấp hơn áp lực hơi nước tại bề mặt của nước đá; hơi nước được chuyển ra ngoài bằng hệ thống bơm chân không và làm ngưng đọng tại ống xoắn của máy lạnh. Quá trình làm khô lạnh thúc đẩy biên giới thăng hoa tiến sâu vào bên trong thực phẩm. Nhiệt tiềm ẩn của quá trình thăng hoa hoặc là được truyền qua thực phẩm đến biên giới thăng hoa, hoặc được sản sinh ra trong thực phẩm bằng vi sóng. Hơi nước được di chuyển qua các kênh tạo bởi (nước) đá thăng hoa và được hút ra khỏi thực phẩm. Trong hai giai đoạn làm khô, giai đoạn thăng hoa giảm độ ẩm của thực phẩm xuống còn khoảng 15%, và giai đoạn bay hơi giảm ẩm độ xuống còn 2% (tính theo trọng lượng tươi).
Thực phẩm làm khô bằng lạnh đông giữ rất tốt các thuộc tính cảm quan và giá trị dinh dưỡng, mặt khác thời gian bảo quản cũng được kép dài, hơn 12 tháng nếu bao gói tốt. Các chất tạo hương vị dễ bay hơi trong thực phẩm sẽ không có mặt trong nước tinh khiết của tinh thể nước đá, vì thế chúng không bị mất theo quá trình thăng hoa mà được giữ lại trong thực phẩm. Các nghiên cữu đã cho thấy thực phẩm làm khô bằng đông lạnh giữ được từ 80-100% các chất tạo hương vị. Thực phẩm cũng được giữ nguyên trạng thái mềm mại ban đầu, không trở nên dai và ít bị cứng. Tuy vậy do quá trình tạo kênh dẫn hơi nước làm cho thực phẩm có thể bị gãy vỡ hơn nên cần chú ý để tránh các hư hại gây nên bởi tác nhân cơ học. Có rất ít thay đổi về thành phần và tính chất của protein, song do cấu trúc có nhiều kênh nhỏ trong thực phẩm ô-xy có thể đi vào và thúc đẩy quá trình ô-xy hóa mỡ. Vì thế các thực phẩm loại này cần được bao bì trong khí trơ./.