随着生物技术的高速发展，冻干机设备应用于生物制药，越来越普遍。其主要应用有：多肽蛋白质类热敏性药物的冻干保存，如应用于临床的多肽、蛋白酶、激素、抗生素等；中药有效成分分离提取后的真空冷冻干燥；基因工程药物、干扰素的生产等；血液制品如血浆、红细胞、血清疫苗的冻干保存。冻干技术可以使生物制剂保持原有的理化性质和生理活性，有效成分损失极少，冻干制剂含水极少，易于长期稳定保存；同时冻干制剂特有的疏松多孔结构，可以使药物易于重新复水而恢复活性。
韩颖等从正常人中分离出红细胞，以HES和人血白蛋白为保护剂，经真空冷冻干燥得到含水低于6％的冻干红细胞。研究发现，尽管红细胞冻干保存后回收率较低，但仍然具有良好的细胞形态。近年日本学者从纳豆中分离出一种具有溶解血栓功能的蛋白酶，有希望开发成为一种在体内作用时间长的新型溶栓药。它是由一种枯草杆菌发酵大豆后产生的酶经真空冷冻干燥而得，日本称纳豆激酶（Nattokinase）。具体生产方法为：将精选大豆流水浸14h，蒸煮1h，冷却30min，接入含活化枯草杆菌株的菌种，发酵1h，在5℃保持1～2d。用生理盐水浸提后，通过盐析、乙醇沉淀、超滤等技术获得酶，然后进行真空冷冻干燥得到酶粉。
双乙酰即2，3－丁二酮是奶制品中重要的挥发性风味物质，而在啤酒、果汁饮料中会引起异味，影响产品质量。因此对双乙酰的测定十分重要。张介驰、蒋定文等从粪肠杆菌中分离出双乙酰还原酶，采用真空冷冻干燥技术，提高酶的活力，并使之易于较长期保存。以双乙酰还原酶和还原型辅酶I（NADH）共固定作为工作酶膜，用Fe2＋／Fe和双乙酰还原过程中产生的NAD＋／NADH组成双乙酰生物传感器，实现了双乙酰的快速检测。角燕是一种深海鱼类，从角燕药用部位分离纯化得到的有效成分具有活血化瘀、消肿散结、清热透疹、解毒等功效，经测试其主要活性成分为蛋白质。沈先荣、蒋定文等将角燕用清水清洗干净，匀浆，盐溶液抽提，有机溶剂分级沉淀，分子筛层析，真空冷冻干燥得到了以蛋白质为主要成分的角燕提取物。选用QGY人肝癌细胞体外实验模型、小鼠HAC肝癌模型为对象，将提取物用于抗肿瘤效应试验，结果表明角燕提取物对QGY肝癌细胞的生长具有显著抑制作用，对小鼠HAC肝癌细胞的生长有显著抑制作用，角燕制剂能明显提高荷瘤小鼠机体的免疫功能，真空冷冻干燥避免了蛋白质有效成分的失活。一般认为人体中过多的自由基是引起机体衰老的根本原因，也是引发肿瘤等恶性疾病的重要起因。胡丰林等通过对白僵菌Beauveriasp．的液体培养及生物活性测定，发现该菌代谢产物具有较强的清除人体自由基的活性，他们用甲醇提取出活性成分，并通过两次真空冷冻干燥制备出在一般色谱条件下保持结构稳定的具有清除自由基的生物活性的干物质。
真空冷冻干燥脂质体毫微粒制备方面具有无比的优越性，所得粉末材料具有很好的流动性、分散性、稳定性和较高的药物包裹率，被用于药物载体靶向给药、药物控释等领域，相当部分工作已进入临床阶段。