超低温冰箱，又称超低温冰柜、超低温保存箱。其制冷系统基本采用复叠式制冷的工作原理，选用两台全封闭压缩机作为高、低温级压缩机使用。低温级蒸发器的紫铜管以盘管形式直接盘附于内箱体外侧，并用导热胶泥填堵于盘管与箱壁之间的缝隙中，以增加热交换效果。冷凝蒸发器为壳管式结构，内部为四管螺纹型紫铜管，采用逆流式热交换方式。
超低温冰箱一般采用两级制冷（两个单级的循环系统叠加而成），级的制冷剂为R-12；第二级的制冷剂为R-503。第二级制冷系统的冷凝器与级制冷系统的蒸发器是叠放在一起的； 开机时，级压缩机首先启动开始制冷，使得第二级制冷系统的冷凝器温度下降，让第二级的制冷剂预冷、温度下降很多，经一定的延时后，第二级的压缩机也开始工作，二级的蒸发器设在冰箱内部，预冷至-20~-30度的制冷剂使冰箱内部获得更低的蒸发温度（约-60~-80度），它的冷凝器放出的热量全部由级制冷系统的蒸发器吸收，级冷凝器放出的热量则散入空气中（或冷却水中）。
超低温冰箱冷却不充分时应如何操作：
1、检查超低温冰箱内是否有冰霜；
2、检查箱门是否开关过于频繁；
3、检查背部是否接触墙面，超低温冰箱内部是否放入过多物品。
超低温冰箱噪音过大时，检查底板是否坚固、超低温冰箱是否稳固。如不稳，调好活动螺丝以使四角稳固地支撑在底板上；是否有物件接触到冰箱背部。
