菌種保藏的具體方法很多，原理卻大同小異。首先要挑選典型菌種（type culture）和典型培養(yǎng)物的優(yōu)良純種，最好采用它們的休眠體（如分生孢子、芽孢等）；其次，還要創(chuàng)造一個適合其長期休眠的環(huán)境條件，諸如干燥、低溫、缺氧、避光、缺乏營養(yǎng)以及添加保護劑或酸度中和劑等。 水分對生化反應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，當然，高度真空還可同時達到驅(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，在水溶液中能進行酶促反應的溫度低限則在-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，細胞體積較大者一般要比較小者對低溫更為敏感，而無細胞壁者則比有細胞壁者敏感。其原因同低溫會使細胞內(nèi)的水分形成冰晶，從而引起細胞結(jié)構(gòu)尤其是細胞膜的損傷有關(guān)。如果放到低溫（不是一般冰箱）下進行冷凍時，適當采用速凍的方法，可因產(chǎn)生的冰晶小而可減少對細胞的損傷。當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胞的損傷。當然，不同微生物的最適冷凍速度和升溫速度也是不同的。例如，酵母的冷凍速度以每分鐘10℃為宜，而紅細胞則相應地為2000℃。冷凍時的介質(zhì)對細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胞，并通過降低強烈的脫水作用而保護細胞；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）雖不能透入細胞，但可能是通過與細胞表面結(jié)合的方式而防止細胞膜受凍傷。在實踐中，發(fā)現(xiàn)用較低的溫度進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。 一種良好的保藏方法，首先應能保持原菌的優(yōu)良性狀不變，同時還須考慮方法的通用性和操作的簡便性。具體的菌種保藏方法很多，其原理和應用范圍各有側(cè)重，優(yōu)缺點也有所差別。
在國際著名的美國ATCC（American Type Culture Collection）中，目前已改為僅采用兩種最有效的方法，即保藏期一般達5～15年的冷凍干燥保藏法和保藏期一般達20年以上的液氮保藏法，以達到最大限度地減少傳代次數(shù)和避免菌種衰退的目的。
保藏原理是這樣的：當菌種保藏單位收到合適菌種時，先將原種制成若干液氮保藏管作為保藏菌種，然后再制一批冷凍干燥保藏菌種作為分發(fā)用。經(jīng)5年后，假定第一代（原種）的冷凍干燥保藏菌種已分發(fā)完畢，就再打開一瓶液氮保藏原種，這樣下去，至少在20年內(nèi)，凡獲得該菌種的用戶，至多只是原種的第二代，可以保證所保藏和分發(fā)菌種的原有性狀。