导致植物低温冻害的直接原因，是天气持续严寒（如气温长期低于0-5度及以下小麦容易发生冻害、气温低于6-10度及以下茄果蔬菜容易发生低温冻害等）或者高温下骤然大幅降温。主要是由于生理干燥使化学键破裂结冰引起。当温度低至-8～-10℃时，主要是由于生理干燥使化学键破裂与保持蛋白质功能有关的水化层的破坏引起伤害。有些植物也因低温导致酶失活、细胞失水浓缩而造成胶体物质沉淀等原因引起伤害。受冻害以后温度急剧回升比缓慢回升会引起更大的伤害。此外，冬季常绿树种在遇到持久而强烈的风或不太冷而阳光很充足的晴天，蒸腾率相对较高，而土温又很低，导致根部吸水极慢，体内水分不能保持正常的平衡而组织变干受害，这实质是一种旱害，也叫冬旱。