超低温制冷机组的工作原理比较特殊，它利用了一种韦尔贝克-亚当斯循环的特殊方法制冷。该方法通过压缩和膨胀气体来实现物体的飞驰制冷作用。其基本原理是，在高压下压缩气体，压缩气体的温度会上升，这时将气体放松减压，便可以使气体冷却，使其温度降低。利用这种方法可以将物体温度降低到极低的水平，创造出一些独特的实验条件和工业应用。
超低温制冷机组在医学、化学、物理等领域中有广泛的应用。在药物研发和生物医学领域中，超低温冷冻法已成为冷冻保存、移植和保存某些生物样本、药物和细胞的方法。这种方法可以大幅度减少采样时的伤害，采样质量。在材料科学领域，超低温制冷机组可以使材料达到自然界中无法实现的态在实验室内进行研究。在化学领域，它可以分离、分析化学物质，特别是在导体领域中有广泛的应用。
总体来说，超低温制冷机组的应用领域非常广泛，可以为科学研究和工业应用提供非常有力的支持。超低温制冷技术的不断发展和完善，必将会有更广泛的应用，为人类探索科学未知提供更好的技术支持。