凍存保護劑是指可以保護細胞免受冷凍損傷的物質（常為溶液）。
細胞懸液中加入冷凍保護劑可保護細胞免受溶液損傷和冰晶損傷。冷凍保護劑同溶液中的水分子結合，發生水合作用，弱化水的結晶過程使溶液的粘性增加從而減少冰晶的形成，同時冷凍保護劑可以通過在細胞內外維持一定的摩爾濃度，降低細胞內外未結冰溶液中電解質的濃度，使細胞免受溶質的損傷。
冷凍保護劑根據其是否穿透細胞膜可分為滲透性和非滲透性兩類。
冰晶損傷：因細胞內部結冰而導致的細胞損傷；
溶液損傷：因保存溶液中溶質濃度升高而導致的細胞損傷；
滲透性冷凍保護劑：可以滲透到細胞內，一般是一些小分子物質，主要包括甘油、DMSO、乙二醇、丙二醇、乙醯胺、甲醇等；
非滲透性冷凍保護劑：不能滲透到細胞內，一般是些大分子物質，主要包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白以及羥乙基澱粉等。
