早在100多年前，瑞士的钟表制造者把钟表的关键零件埋入寒冷的阿尔卑斯雪山中以提高钟表的使用寿命；而一些经验丰富的工具制造者在使用工具之前，把工具储存在冷冻室内几个月，也可以达到类似的效果。现在看来，他们已经在不自觉中运用了冷处理。
随着制冷技术的发展，在上世纪三十年代出现了深冷处理技术。1939年俄罗斯人首次提出了深冷处理的概念，但由于当时低温深冷技术尚不完善，在较长时间内只是在理论上进行探讨，在实验室进行摸索。
美国路易斯安娜理工大学F.Barron教授在六十年代末对五种不同合金钢进行了研究。通过对比未冷处理、低温-84℃处理的和-190℃深冷处理后的试样发现，低温处理后试样的磨粒磨损发生了较为显著的变化，而硬度变化不明显。-84℃处理后的试样耐磨性比未冷处理的要提高2.0-6.6倍，而-190℃处理的试样耐磨性比-84℃处理的要增加2.6倍。实际生产过程也证实了F.Barron的研究结果的正确性，Dayton公司生产的用于大型的涡轮发动机的冲头，采用-190℃处理后其使用寿命延长了一倍。
随着液氮技术及保温材料的发展，1965年美国首次将深冷处理实用化，主要应用对象针对航空领域。此后，深冷技术才开始引起世界各国研究人员的关注。随即英、俄罗斯、日本等各国学者都对其进行了较为广泛和深入的研究。许多研究表明，材料经深冷处理后比普通冷处理的硬度及耐磨性有较大提高。
我国对深冷处理的研究与开发起步较晚，在二十世纪80年代末，我国的科研学者们才开始对深冷处理的工艺、机理进行研究，材料主要集中在工具钢、模具钢和高速钢。研究结果表明，材料经深冷处理后的性能比一般冷处理后的性能普遍得到了明显改善。近几年来，随着深冷技术的发展，深冷处理从黑色金属的研究逐步扩大到有色金属及复合材料方面，并取得了一定的研究进展。
