La stérilisation à froid (lat. sterilisatio frigida) est une méthode de stérilisation basée sur l'utilisation de basses températures. Avec cette méthode, les micro-organismes meurent ou perdent leur capacité à se reproduire à cause du gel.
La stérilisation à froid est le plus souvent réalisée à l'aide d'azote liquide ou de neige carbonique (dioxyde de carbone solide) à une température de -70 à 80°C. Des températures aussi basses provoquent la formation de cristaux de glace dans les cellules des micro-organismes, ce qui entraîne leur mort.
Les avantages de la méthode sont l’absence de résidus chimiques et les effets négatifs des températures élevées. Cependant, la stérilisation à froid a une utilité limitée car tous les matériaux et équipements ne peuvent pas résister à des températures aussi basses. Le procédé est efficace pour la stérilisation de substances et de matériaux thermolabiles.