植物生长活动的最低温度通常是0℃。秋天之后，有些植物特别是很多一年生草本植物纷纷枯萎。到了更为寒冷的冬季，冰封的大地上几乎看不到红花绿叶，但也有些“英雄好汉”是不怕严寒的。
近年来，一些耐寒植物出现在城市街头，扮靓了色彩单调的冬天。其中就包括一种名叫“羽衣甘蓝”的耐寒花卉，它已在不少城市安家落户。羽衣甘蓝原产于西欧，是能够在低温下开花生存的耐寒性观赏植物，即便在雪天，它也不会被冻死。用于观赏的羽衣甘蓝有不同的品种，叶色丰富多变，叶形也不尽相同，叶缘有紫红、绿、红、粉等颜色，叶面有淡黄、绿等颜色，它被形象地称为“叶牡丹”。
在我国北方地区，只要温度不是太低，大多数植物处于休眠状态的芽、种子和隐藏在地下的根，照样能存活下来。至于松树、柏树、云杉、红杉、白桦、核桃楸、榆树和槭树等乔木，也都是非常耐寒的。产于我国东北、华北和俄罗斯西伯利亚东部等地的白桦树，是最耐寒的种子植物。苏联科学家曾采用人工控制的方法，把一株白桦树放在温度逐渐下降的环境里，它竟能耐住-195℃的低温。
有些花卉植物，比如高山杜鹃、迎春花、银莲花、雪莲等，也非常耐寒。在我国青藏高原和新疆等地，生长在海拔5000米处的雪莲花，能在皑皑白雪中开出紫红色的花来。在俄罗斯西伯利亚，有一种辣根植物，能在-46℃的低温下开花。南极大陆基本上常年为冰雪覆盖，只在边缘区有少量地衣、苔藓、南极草以及极少数开花植物。地衣、苔藓这些植物极其耐寒。
地衣是南极最为重要的植物，也是地球上最为耐寒的植物，即使温度在-198℃时，仍能逍遥自在地活着。
在大自然中，为什么有的植物会在严寒面前败下阵来，而另外一些植物的耐寒抗冻本领却异乎寻常的高强呢？它们耐寒抗冻的秘籍是什么？原来，这主要在于它们做足了以下几门“功课”：蓄积物质和能量，减少消耗；减少自身含水量特别是自由水，增加糖或蛋白质、脂肪的含量；增强生物膜系统结构的稳定性。此外，还可以通过人工锻炼促进植物的抗冻和自我保护能力。
植物的生长发育、传种接代等都需要消耗大量的能量。通常而言，即便是同一种植物，冬季和夏季的抗冻能力也不一样——在夏季活动期多不耐寒，在冬季休眠期则更为耐寒。这是因为春夏季节，植物生长旺盛，养分消耗多于积累，因而其抗冻能力较弱。如北方的梨树，在-30～-20℃低温下能平安越冬，在春天却抵挡不住微寒的袭击；松树的针叶，冬天能耐-30℃的严寒，在夏天如果人为地降温到-8℃就会冻死，就是这个道理。
到了秋天，情形就变了，秋季白昼温度高，日照强，叶子的光合作用旺盛；而夜间气温低，树木生长缓慢，养分消耗少，积累多，于是树木越长越“胖”，变粗壮并木质化，树叶里合成了更多的脱落酸（休眠素），这种植物激素被输送到植物枝梢的尖端和侧芽后，这些部位的新陈代谢会受到抑制，从而进入休眠状态，不再萌芽生长，植物体也停止生长。
这意味着植物的物质和能量消耗大大减少，养分因此被积蓄起来，树木逐渐有了抵御寒冷的能力，即使叶子在冬天被冻掉，小枝依旧完好无损。
耐冻植物都有休眠的特点，它们常使用“沉睡”的妙法来对付冬寒。一般而言，处于休眠状态的植株抗寒力强，并且植株休眠越深，抗寒能力越强。事实上，多年生植物的季节性休眠是长期自然选择的结果，是植物应对不利环境的一大绝招。
此外，每一棵树木都有一副“甲胄”，保护它们娇嫩的组织不受寒气侵袭。这副“甲胄”就是木栓层。每年夏天，树木都在树干和树枝的皮下储存木栓组织——死的间层。木栓既不透水，也不透气。停滞在其气孔中的空气能够阻挡树木的热量向外散发。树木年龄越大，木栓层越厚。因此，老树、粗树的抗寒能力比枝嫩干细的小树强。
常青绿树也会采取“穿甲戴盔”的方法对抗严寒，如松树、柏树会在其树皮和叶表面分泌出一层蜡质，既可防止自身水分蒸发，又可御寒；其他如椿树、杏树等，则分泌出胶状物质，以御寒防冻。
冻害是冰点以下低温对植物的危害，可导致细胞和组织受伤，甚至死亡。冻害发生时，细胞间或细胞内发生结冰现象，生物膜和蛋白质结构因此遭到破坏。植物常常会通过细胞膜脱水或合成液态抗冻有机物来增强细胞的抗冻性。
有的植物会通过降低自身含水量以适应低温环境，安全过冬。具体来说，就是将水从细胞内排到细胞外，防止细胞内的水结冰。植物之所以能够这样做，是因为其体内既有自由水，也有结合水，二者的“脾气”大相径庭：自由水在100℃沸腾，0℃时结冰；结合水要高于100℃才沸腾，在比0℃低得多的温度下才会结冰。冬天，植物体内的自由水减少后，结合水所占比例则相对增加，使细胞液浓度增高，不易结冰，植物因此可以忍受更低的温度。
如果以上方法还不足以抵抗严寒，植物就需要练就更高强的本领。多年生植物进入休眠期后，体内的生理代谢活动并未停止，营养物质、酶的活性和内源激素都在发生变化。植物们会在身体中积蓄起盐类物质和能变为糖的淀粉，盐类和含糖溶液有很强的抗寒能力；有的植物还能通过增加体内不饱和脂肪酸或抗冻蛋白等，避免细胞内部结冰。
如果说，粗大的树木不怕冻可以用寒气不易侵入来解释；那么，细小的植物枝叶、娇嫩的蔬菜等不易冻死的主要原因就在于此。
在温度急剧下降时，白菜、萝卜、番薯等植物会通过糖化酶的作用，及时将体内的蛋白质和淀粉转化为糖分并使其溶于水，从而增加细胞液的浓度，那些含糖的体液即使在0℃以下仍不会冻结，细胞组织因此不易结冰。
不过，借助可溶性糖和氨基酸降低冰点有一定局限——只能在-5℃以上发挥作用，在-5℃以下则需要依靠蛋白质等大分子物质起作用。研究人员在冬季观测到杨树皮层细胞的液泡内积累了大量被称为“抗冻蛋白”的蛋白质，它能使细胞内的水处于“过冷却状态”，从而防止水结冰。这些植物也因此具有更强的抗寒本领，能抵抗-45℃以下的低温冰冻。在人工操作下，它们的枝条在-196℃的超低温液氮中仍能存活。
所以这类植物在自然界中能顺利越冬，这是越冬植物防止细胞内结冰伤害的重要而普遍的方式。
目前，人们已在菠菜、油菜、马铃薯、冬小麦、沙冬青、胡萝卜、桃树、落叶松、冷杉、卷心菜、羽衣甘蓝、欧洲云杉等40余种植物中开展过植物抗冻蛋白的研究，并陆续在冬黑麦等约30种高等植物的叶片、悬浮培养细胞及愈伤组织中获得抗冻蛋白。
抗冻蛋白能降低冰点温度而对熔点温度没有影响，从而导致熔点和冰点之间的差值变大，这就是所谓的热滞活性。绝大多数草本植物都有热滞活性，木本植物中仅有沙冬青、桃树、甜杨、唐古特红景天、落叶松、冷杉等10多种具有热滞活性。
植物的某些基因经低温诱导后活化并得以表达合成出一组新蛋白，即低温诱导蛋白，它们可以间接调节酶或通过信号传导等一系列温度适应来调节植物的耐寒性。
科学家发现了一些掌控上述抗冻物质表达的基因。近年来，随着人们对植物抗冻基因的深入研究，揭示了植物抗冻性除受多基因协同调控外，某些单基因也起到了重要作用。因此，这些单基因有可能用于植物抗冻基因工程。在不影响作物产量与品质的情况下，利用植物转抗冻蛋白基因手段培育抗冻品种，已成为一条全新而有效的途径。
2003年9月，日本北海道大学教授藤川清三发表一项研究成果说，把亚寒带树木的基因植入柔软的草本植物，会增加草本植物的抗寒能力，对改良农作物品种大有帮助。美国亚里桑那大学的科学家也在2003年12月宣布，在拟南芥中发现了一个叫ICE1的耐寒基因，这一至为重要的基因对于提高重要农作物的抗寒性具有重要价值。
2006年4月，澳大利亚科学家宣布，他们发现一种能让南极发草在-30℃的环境中生存的抗冻基因，并且已经用这种抗冻基因对农作物进行了转基因移植实验，转入抗冻基因的作物显示出较好的抗冻特性。这表明，抗冻基因可以广泛用于改进农作物和树木的抗冻性能。2006年，我国新疆农科院雪莲研究所在雪莲中发现了独有的“抗冻蛋白基因”。这一发现震惊了世界。
植物体细胞内的生物膜体系与植物抗冻性密切相关。
高等植物的细胞如同一个个工厂，其中包含着若干车间——细胞器，它们由生物膜系统分隔开来。低温会影响生物膜的结构，严重时会破坏膜结构，细胞质内的溶胶因此而大量排出，最终造成植物死亡。因此，抗冻的植物必须练就以下几个“硬功夫”：第一，在温度降低时，能够维持机体内生物膜的正常性；第二，具备膜结构上的稳定性；第三，能够避免细胞内结冰，以防止冰晶对膜的破坏；第四，具备抗冻脱水的性能。
当然，为了减轻寒害，越冬的农作物和栽种的园林花卉等，还可以通过人工办法“强筋健骨”。从大的方面来说，应贯彻适地适树的原则，如因地制宜种植抗寒力强的品种，加强栽培管理尤其是重视后期管理以增加植物体内营养物质的储备，还可以在冬季低温到来之前，通过培土、涂白、主干包草等办法保护树木。
从小的方面来说，可进行低温和抗冻锻炼，利用化学调控和诱导办法，像是细胞分裂素、脱落酸、抗坏血酸等植物生长调节剂及其他化学试剂，都可以用来诱导提高植物的抗冻性，用灌水法提高温度或用覆盖法减少地面热量散失，用熏烟法防霜冻等，也都能起到一定作用。