A szabályosan fejlődő, de beültetésre nem kerülő embriókat le lehet fagyasztani. A mélyfagyasztás célja, hogy megőrizzük ezen embriók életképességét egy későbbi időpontig. Az embriók felolvasztására és beültetésére a beteg kérésére kerül sor akkor, ha a friss embrió beültetésből nem jött létre terhesség, vagy ha a szülők egy sikeres kezelés után következő gyermeket szeretnének.
Az embriók fagyasztása az 5. vagy 6. napon, blasztociszta állapotban történik. Ebben az időszakban az embriók állapota akár óráról-órára változhat. A legjobb eredmény elérése érdekében naponta többször vizsgáljuk az embriókat, hogy a legmegfelelőbb állapotban kerüljön sor a fagyasztásra. A gyorsabban és lassabban fejlődő embriók között jelentős különbség is lehet, így előfordul, hogy csak a megtermékenyítés utáni 6. napon jut el az embrió fagyasztásra alkalmas állapotba.
A mélyfagysztást egy különleges eljárással, az úgynevezett vitrifikációval végezzük. A módszer lényege, hogy az embriókat fagyvédő oldatban inkubáljuk, majd közvetlenül folyékony nitrogénba merítjük. Így a minták annyira gyorsan hűlnek le, hogy a sejtekben lévő víznek nincs ideje jégkristállyá alakulni. A jégkristályok ugyanis károsíthatnák az embriókat.
Ezzel a módszerrel biztosítjuk, hogy a mélyhűtés, tárolás majd felolvasztás során az embriók megőrizzék életképességüket így a fagyasztott-felolvasztott embriókkal a „friss” embrióbeültetéshez hasonló eredményességet tudjunk elérni.