Hiệu ứng lạnh của nước đá khô tương tự như hiện tượng đóng băng của nước, tuy nhiên lại xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều. Khi nước đá khô được tiếp xúc với không khí, nó sẽ bốc hơi và chuyển từ dạng rắn sang dạng khí, quá trình này được gọi là sublimation.
Khi nước đá khô sublimation, nó lấy nhiệt từ môi trường xung quanh để phản ứng và biến đổi từ dạng rắn sang dạng khí. Trong quá trình này, nhiệt độ xung quanh sẽ bị hạ thấp và làm cho không khí xung quanh trở nên lạnh hơn.
Vì vậy, nước đá khô có khả năng tạo ra hiệu ứng lạnh tương tự như nước đá vì quá trình chuyển động của phân tử khi sublimation có thể làm cho nhiệt độ xung quanh hạ thấp.