Sterylizacja na zimno (łac. sterilisatio frigida) to metoda sterylizacji polegająca na zastosowaniu niskich temperatur. Dzięki tej metodzie mikroorganizmy w wyniku zamrożenia giną lub tracą zdolność do rozmnażania.
Sterylizację na zimno najczęściej przeprowadza się przy użyciu ciekłego azotu lub suchego lodu (stałego dwutlenku węgla) w temperaturze -70-80°C. Tak niskie temperatury powodują powstawanie kryształków lodu w komórkach mikroorganizmów, co prowadzi do ich śmierci.
Zaletami tej metody jest brak pozostałości środków chemicznych oraz negatywny wpływ wysokich temperatur. Sterylizacja na zimno ma jednak ograniczone zastosowanie, ponieważ nie wszystkie materiały i sprzęt są w stanie wytrzymać tak niskie temperatury. Metoda jest skuteczna w sterylizacji substancji i materiałów termolabilnych.