菌种保藏的基本原理是使微生物的代谢作用降至极低限度，使其处于不活泼的休眠状态。从微生物本身来讲，就是要挑选典型菌种的优良纯种，最好采用它们的休眠体（如分生孢子、芽孢等），如有孢子或芽孢的微生物，要在它们生出孢子或芽孢后再进行保藏；从环境条件来讲，则是创造一个适合其长期休眠的环境条件，诸如低温、干燥、缺氧、避光、缺乏营养以及添加保护剂或酸度中和剂等。大多数菌种保藏的方法都是根据这些因素或其中部分因素而设计的。

微生物具有容易变异的特性，因此，在保藏过程中，必须使微生物的代谢处于最不活跃或相对静止的状态，但又不至于死亡，才能在一定的时间内使其不发生变异而又保持生活能力，从而达到保藏的目的。

水分对生化反应和一切生命活动至关重要，因此，干燥尤其是深度干燥，在保藏中占有首要地位就不言而喻了。五氧化二磷、无水氯化钙和硅胶是良好的干燥剂，当然，高度真空还可同时达到驱氧和深度干燥的双重目的。

除水分外，低温乃是保藏中的另一重要条件。微生物生长的温度低限约在 30℃，可是，在水溶液中能进行酶促反应的温度低限则在-140℃左右。这或许就是为什么在有水分的条件下，即使把微生物保藏在较低的温度下，还是难以较长期地保藏它们的一个主要原因。在低温保藏中，细胞体积较大者一般要比较小者对低温更为敏感，而无细胞壁者则比有细胞壁者敏感。其原因同低温会使细胞内的水分形成冰晶，从而引起细胞结构尤其是细胞膜的损伤有关。如果放到低温（不是一般冰箱）下进行冷冻时，适当采用速冻的方法，可因产生的冰晶小而可减少对细胞的损伤。当从低温下移出并开始升温时，冰晶又会长大，故快速升温也可减少对细胞的损伤。

当然，不同微生物的最适冷冻速度和升温速度也是不同的。冷冻时的介质对细胞损伤与否也有显著的影响。例如，0.5mol/L左右的甘油或二甲亚砜可透入细胞，并通过降低强烈的脱水作用而保护细胞；大分子物质如糊精、血清白蛋白、脱脂牛奶或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)虽不能透入细胞，但可能是通过与细胞表面结合的方式而防止细胞膜受冻伤。在实践中，发现用较低的温度进行保藏时效果更为理想，如液氮温度（-195℃）比干冰温度(-70℃)好，-70℃又比-20℃好，而-20℃则比4℃好。