La cryothérapie repose sur un refroidissement superficiel et donc sur une diminution locale de la température des tissus. En thérapie par air froid, cela est obtenu grâce à un flux d’air refroidi en continu dans une plage de température constante. Il en résulte une série d’effets thermorégulateurs qui se distinguent de ceux d’autres formes d’application du froid (par exemple, la glace ou les compresses froides) et qui sont recherchés dans diverses indications. Il s’agit notamment des états douloureux aigus et chroniques (surtout en kinésithérapie sportive) ainsi que des affections rhumatismales. La thérapie par air froid est également utilisée pour refroidir la surface cutanée lors de traitements au laser.
Plus précisément, la cryothérapie par flux d’air froid présente les effets physiologiques spécifiques suivants :

• Diminution de la sensibilité des nerfs sensoriels 
• Diminution de la vitesse de conduction nerveuse
• Effet vasoconstricteur immédiat