Метод криотерапии основан на разрушительном действии холодовой травмы на нормальные и неопластические эпителиальные клетки зоны трансформации. Закись азота (N2O) или углекислый газ (CO2) используются для того, чтобы оказать замораживающее воздействие на шейку матки. Температура любого из газов при выходе из сжатого состояния до атмосферного давления падает до –60-80°C. Когда газ подается на шейку матки через зонд, температура ткани снижается до –20°C, что вызывает необратимое повреждение эпителиальных клеток. Разрушенные клетки выводятся и постепенно заменяются здоровым эпителием в течение нескольких недель. Холодовая травма также повреждает ткани шейки матки на глубину до 7 мм от поверхности. В результате любая CIN, распространяющаяся на крипты (обычно максимальная глубина крипты составляет 5 мм), адекватно лечится криотерапией.
Эктоцервикс имеет малое число чувствительных нервных окончаний. Таким образом, эктоцервикальная процедура, такая как криотерапия, не требует анестезии.

Криотерапия может использоваться для лечения предрака шейки матки любой гистологической степени (CIN 1, CIN 2 или CIN 3), если шейка матки соответствует критериям для абляционного лечения, описанным ранее. Предраковые заболевания шейки матки, подозрение на которые возникает при кольпоскопии (протокол «кольпоскопия и лечение»), и соответствующие критериям, можно лечить криотерапией без гистопатологического подтверждения. При подходе «скрининг и лечение» криотерапия может проводиться для женщин с положительным результатом ВИ или теста на ВПЧ, которые соответствуют указанным выше критериям, без кольпоскопического или гистологического подтверждения. При использовании методов «кольпоскопия и лечение» или «скрининг и лечение» следует ожидать значительного количества случаев «избыточного лечения», поскольку у многих женщин с подозрением на CIN по кольпоскопии или с положительными результатами ВИ или теста на ВПЧ может не быть CIN. Тем не менее, основным преимуществом таких подходов является то, что женщинам не требуется совершать дополнительные визиты в клинику, что приводит к высокой приверженности лечению, что значительно перевешивает риск чрезмерного лечения.