實驗型冷凍干燥機的工作原理是將樣品放入冷凍室中，使其溫度降至冰點以下，然后將凍結的樣品轉移到升溫室中，在升溫室中用真空泵抽取容器內的氣體，使樣品在低溫、低壓狀態下干燥。具體操作流程如下：
準備樣品：將待干燥的樣品放入干燥瓶或干燥皿中，并在樣品表面涂上一層保護液。
樣品預凍：開啟制冷機，將液體樣品放在盤子里，再將盤子放在預凍架里，后將預凍架放進冷阱里，樣品溫度探頭放在樣品表面以測試樣品溫度。蓋上保溫蓋，預凍2至3個小時。
真空干燥階段：樣品預凍好后，將盤子放在干燥架上，將樣品溫度探頭放在樣品表面，以測試樣品溫度。蓋好透明的凍干罩，保證密封。開啟真空泵，觀察真空度能否達到50pa以下。抽真空干燥時間以樣品特性為準。
保存樣品：對于需要長期保存的樣品，將其裝在密封瓶中，避免被空氣、水汽侵入造成污染。
使用實驗型冷凍干燥機時要求如下：
實驗型冷凍干燥機制備樣品時，應盡可能擴大其表面積，其中不得含有酸堿物質和揮發性有機溶劑。
樣品必須凍結成冰，如有殘留液體會造成氣化噴射。
注意實驗型冷凍干燥機冷阱約為零下65度，可以做低溫冰箱使用，但必須戴保溫手套操作防止凍傷。
啟動真空泵以前，檢查出水閥是否擰緊，充氣閥是否關閉，有機玻璃罩與橡膠圈的接觸面是否清潔無污物，良好密封。
