Nasienie jest pobierane i zamrażane do późniejszego wykorzystania z wielu różnych powodów. Banki nasienia zbierają nasienie od dawców i zamrażają nasienie dla partnerów tej samej płci i par z problemami z płodnością, które potrzebowały dawstwa nasienia. Wiele czynników wpływa na to, jak długo zamrożone nasienie zachowuje żywotność, a sam czas zwykle nie jest głównym problemem. Nasienie zamrożone na ogół zachowuje żywotność przez dłuższy czas, o ile na początku jest odpowiednio zamrożone, a nie rozmrażane i ponownie zamrażane.
Początkowa siła nasienia wpływa na żywotność zamrożonego nasienia bardziej niż czas, w którym jest ono zamrożone. Silne i zdrowe plemniki pozostaną żywe przez dłuższy czas niż słabe i niezdrowe plemniki. Dodatkowo nasienie każdego mężczyzny będzie inaczej reagować na zamrożenie; do 20% mężczyzn ma plemniki, które nie zamrażają się dobrze i które nie przetrwają zamrożenia. Po rozmrożeniu niektóre plemniki pozostaną silne, podczas gdy inne mogą stracić zdrowie i stać się mniej żywotne.
Chociaż naukowcom udało się zamrozić nasienie od lat 1950. XX wieku, nowoczesne metody opracowano dopiero w latach 1960., więc trudno jest przewidzieć, jak długo prawidłowo zamrożone i przechowywane nasienie zachowa żywotność. Niektórzy eksperci zalecają, aby zamrożone plemniki były używane w ciągu 12 lat, aby uzyskać jak największe szanse na ich żywotność. Na początku XXI wieku urodziło się dziecko poczęte z nasieniem zamrożonym 2000 lat wcześniej. Badania wykazały również, że dzieci urodzone z zamrożonych plemników wydają się być tak samo zdrowe jak inne dzieci.
Procedura zamrażania nasienia odgrywa ważną rolę w zachowaniu i żywotności zamrożonego nasienia do wykorzystania w przyszłości. Po szeroko zakrojonych testach w celu określenia jakości nasienia jest on dzielony i umieszczany w fiolkach ze związkiem ochronnym. Plemniki należy zamrażać stopniowo w ekstremalnie niskich temperaturach; zazwyczaj zaczyna się to od pary ciekłego azotu. Próbki są następnie przenoszone do długoterminowego przechowywania w zbiornikach z ciekłym azotem, które mają temperaturę co najmniej -321°F (-196°C).
Nasienie zamrożone musi być starannie rozmrożone, aby zachować żywotność. Po otwarciu fiolki nie wolno ich wystawiać na działanie temperatury pokojowej na dłużej niż kilka sekund przed umieszczeniem w łaźni z ciepłą wodą o temperaturze ciała — 98°F (37°C) — na kilka minut. Podczas rozmrażania fiolki muszą być całkowicie zanurzone w wodzie, aby uniknąć znacznej utraty temperatury. Po rozmrożeniu zamrożone nasienie umieszcza się w urządzeniu do inseminacji.