冷凍干燥機的真空冷凍干燥的過程分為預凍、升華、二次升華。

但升華這一階段的溫度往往控制不好，當溫度上升過快時造成制品中的水分升華不*、有水分溶化，此時二次升華就不會產生多孔疏松的水分升華效果，相反，對液態水的真空加熱干燥使制品成塊甚至硬結，不利于制品溶解和從器皿上刮除。這時候就需要在二次升華之前再次預凍、升華，多次預凍、升華對于較厚、表面積較小的制品是適用的。

一定的溶解狀態是造成制品冷凍干燥后疏松多孔效果的必要條件，已經成塊或硬結的制品拿去冷凍干燥還是一團。將冷凍干燥不*的制品隔夜后，制品原先的疏松多孔結構會因為通過自身內部水分吸潮而塌陷和成團成塊，不利于再次冷凍干燥。

自動或半自動的真空冷凍干燥機會有十二或二十時段的溫度設定進行升華和二次升華加熱的控制，當一個時段的加熱完成后自動進入下一個時段的加熱。在真空度和冷凝器的溫度夠低時，由于升華的速度受制于熱傳導和升華通道，因此升華是從制品的表面向內部緩慢進行。預凍則只受制于溫度傳導的影響，因此預凍比升華相對快一些，但制品*凍牢也要2-3小時。

有機溶劑提取物應該將有機溶劑揮干后再進行真空冷凍干燥，這對于冷凍干燥機真空泵的使用壽命和實驗安全十分重要。非水溶劑的冷凍干燥，像乙醇類溶液，其冷凍干燥點在-111℃以下，不能用普通冷凝器。