小型冻干机的工作原理是指通过升华从冻结的生物产品中去除水分或其他溶剂的过程。实验室冻干机升华指的是溶剂，比如水，像干冰一样，不经过液态，从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物（lyophilizer），该过程称作冻干。传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞。在冰冻干燥过程中样品的结构不会被破坏，因为固体成份被在其位置上的坚冰支持着。在冰升华时，它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。
在每次开机之前，首先检查真空泵中泵油是否足够。拧开排水阀门，让里面残留的水流出。排干后再拧紧阀门。检查冻干腔与冷阱的接触部分是否完好，必要时清洁及重新调整。关闭所有的阀（与冻干瓶直接相连的阀，白色旋钮向上即为关闭）。冻干机关闭冷阱与真空泵想连接的阀（在仪器后面，与真空管相连接）。打开冷阱电源开关，打开真空泵电源开关。15分钟后，打开冷阱与真空泵相连接的那个阀门。1分钟以后，即可把已经预冻好的样品（已经在冻干瓶中）挂在支架上，打开相对应的阀门后即可进行冻干过程。冻干结束后，关闭相对应的阀（白色旋钮向上），取下冻干瓶。
小型冻干机的节能操作：
对于液体原料，若含较多胶体物质，当浓度较高时，适当降低物料的浓度就有助于提高冻干速率。但是，物料浓度也不宜过低，否则会因除去的水分太多而增加能量消耗，且易造成水蒸气扩散孔道堵塞，降低冻结速率。若液体原料含水量很高，如含水量高达80%以上，冻干前应尽可能先将其浓缩，以提高干燥速率。对于固体物料，如果没有过高的形状要求，可通过切割处理来增大传热传质面积，从而加快冻干速率，减少冻干时间；如果物料的形状要求高，不允许切割，可采取穿刺处理，以利于物料内部的水蒸气逸出，通过强化传质过程来提高冻干速率。
