1. 냉동 전 단계에서는 신체 부위가 추운 환경에 노출이 되면 피부의 표피층의 온도가 떨어지고, 조직의 온도가 10℃ 이하로 떨어지면 피부의 감각이 소실된다.

온도가 낮아지면서 혈액의 점도는 증가하게 되고 한편으로는 체온유지의 항상성 기전으로 인하여 노출된 부위의 혈관이 수축하고 혈장이 혈관밖으로 빠져나와 조직 부종이 발생한다.

2. 냉동 단계에서는 주변 환경의 온도가 더 떨어지게 되면 조직액이 동결되면서 얼음 결정을 형성하게 되고 조직내의 삼투압을 증가시켜 세포내의 수분을 세포 밖으로 이동시켜 세포의 탈수를 일으키게 된다.

세포의 탈수는 세포내의 삼투압을 증가시키고 세포의 괴사를 초래하게 되며 주위 모세혈관의 세포 손상으로 혈액의 저류 및 혈류의 차단이 발생한다.

혈류가 차단됨으로써 혈관내의 세포들을 응고되고 혈관 애 혈전을 형성하여 조직의 허혈성 손상을 점차 진행하게 된다.

한냉 손상이 발생한 부위는 나중에 재 가온이 되면 혈류가 차단되었던 부분의 혈류가 다시 증가하게 되고 손상된 혈관내피 세포로 인해 조직 부종이 심해지게 된다.