超薄切片機可進行半薄和超薄切片，為光學顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡提供切片，符合人體工學的外觀設計。該切片技術是使樣品迅速冷凍，然后用切片機進行切片。它省去了普通超薄切片法中繁雜的化學固定與包埋操作，在細胞化學研究中有著特殊的用途。為了很好保存形態結構，必須使游離水形成玻璃態的冰，防止產生冰晶。這就要求很高的冰凍速率（~度/秒），這對于傳熱性能差的生物材料來說是困難的。一般除了盡可能地提高冷凍速率外，還可考慮采用盡可能小的樣品尺寸（小于1立方毫米），對樣品進行冷凍保護處理等，但通常也只能在樣品表面幾微米到幾十微米范圍內能達到玻璃態。更深層將會因冷凍速率低而產生冰晶損傷。