菌種保藏的基本原理是使微生物的代謝作用降至極低限度，使其處于不活潑的休眠狀態(tài)。從微生物本身來講，就是要挑選典型菌種的優(yōu)良純種，最好采用它們的休眠體（如分生孢子、芽孢等），如有孢子或芽孢的微生物，要在它們生出孢子或芽孢后再進(jìn)行保藏；從環(huán)境條件來講，則是創(chuàng)造一個適合其長期休眠的環(huán)境條件，諸如低溫、干燥、缺氧、避光、缺乏營養(yǎng)以及添加保護(hù)劑或酸度中和劑等。大多數(shù)菌種保藏的方法都是根據(jù)這些因素或其中部分因素而設(shè)計的。

微生物具有容易變異的特性，因此，在保藏過程中，必須使微生物的代謝處于最不活躍或相對靜止的狀態(tài)，但又不至于死亡，才能在一定的時間內(nèi)使其不發(fā)生變異而又保持生活能力，從而達(dá)到保藏的目的。

水分對生化反應(yīng)和一切生命活動至關(guān)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、無水氯化鈣和硅膠是良好的干燥劑，當(dāng)然，高度真空還可同時達(dá)到驅(qū)氧和深度干燥的雙重目的。

除水分外，低溫乃是保藏中的另一重要條件。微生物生長的溫度低限約在 30℃，可是，在水溶液中能進(jìn)行酶促反應(yīng)的溫度低限則在-140℃左右。這或許就是為什么在有水分的條件下，即使把微生物保藏在較低的溫度下，還是難以較長期地保藏它們的一個主要原因。在低溫保藏中，細(xì)胞體積較大者一般要比較小者對低溫更為敏感，而無細(xì)胞壁者則比有細(xì)胞壁者敏感。其原因同低溫會使細(xì)胞內(nèi)的水分形成冰晶，從而引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)尤其是細(xì)胞膜的損傷有關(guān)。如果放到低溫（不是一般冰箱）下進(jìn)行冷凍時，適當(dāng)采用速凍的方法，可因產(chǎn)生的冰晶小而可減少對細(xì)胞的損傷。當(dāng)從低溫下移出并開始升溫時，冰晶又會長大，故快速升溫也可減少對細(xì)胞的損傷。

當(dāng)然，不同微生物的最適冷凍速度和升溫速度也是不同的。冷凍時的介質(zhì)對細(xì)胞損傷與否也有顯著的影響。例如，0.5mol/L左右的甘油或二甲亞砜可透入細(xì)胞，并通過降低強(qiáng)烈的脫水作用而保護(hù)細(xì)胞；大分子物質(zhì)如糊精、血清白蛋白、脫脂牛奶或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)雖不能透入細(xì)胞，但可能是通過與細(xì)胞表面結(jié)合的方式而防止細(xì)胞膜受凍傷。在實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)用較低的溫度進(jìn)行保藏時效果更為理想，如液氮溫度（-195℃）比干冰溫度(-70℃)好，-70℃又比-20℃好，而-20℃則比4℃好。