冷冻治疗泌尿系肿瘤的机制主要是利用细胞对低温的敏感性来实现治疗目的。
冷冻治疗一般包括冷冻以及复温两个过程。在冷冻过程，细胞外的冰晶会形成，也就是溶液效应，这是导致细胞死亡主要的机制。随着细胞外冰晶的形成，渗透压也会出现升高。这样细胞里面就会出现脱水，细胞皱缩以及细胞器受到损伤。
在复温的时候，细胞里面会形成大的冰晶，大冰晶对细胞的破坏作用会更强，这样在冷冻期没有受到损伤的细胞，就可以在复温的过程中破坏，从而导致细胞完全死亡，达到消除肿瘤的目的。
虽然采用冷冻治疗可以使泌尿系肿瘤得到消除，但患者在采用该方法治疗期间，血管有可能会受到损伤，不过大的动脉是不会受到损伤的，只是一些小的动静脉会受到损伤，受损后及时做处理，24小时内也是可以得到恢复的。
