利用冷冻的蒸发吸热、带走组织热量的特点，使目标消融部位心肌组织温度降低，心肌细胞遭到破坏，从而阻止异常的电信号传递，达到治疗心房颤动的技术。是心房颤动（房颤）的导管消融治疗中的一个常用手段。
有28毫米和23毫米两种直径，球囊分为内、外两层，液氮注入内球囊，外球囊起保护作用。冷冻球囊消融房颤的原理是：在球囊与组织接触的部位，通过液态制冷剂（液氮）蒸发吸热，带走组织的热量，使目标消融部位心肌组织温度降低，心肌细胞遭到破坏，从而阻止异常电信号的传递，达到治疗心房颤动的目的。当冷冻球囊使组织局部温度达到≤-28～-32℃时，局部组织的损伤是可逆的；当温度达到≤-68℃时，组织损伤则不可逆转。冷冻球囊导致组织损伤主要有两个机制：
①在冷却阶段，由于组织中冰晶产生所导致的直接损伤，冰晶形成使组织脱水坏死，而冰晶产生的剪切力可以直接破坏细胞结构。
②在复温阶段，冰晶融化导致的微循环障碍，微环境稳态的严重破坏和细胞血供的急剧减少，使组织产生不可逆损伤。
与射频能源相比，冷冻球囊应用于导管消融的优势在于：
①在进行深低温冷冻消融之前，冷冻球囊可以造成组织的一过性、可逆损伤（冷冻标测），大大减少了对重要传导组织造成永久性损伤的风险。
②在冷冻球囊消融过程中，导管头端黏附于消融组织上，不会发生导管移位，提高了消融安全性。
③在动物实验中，冷冻球囊消融保留了组织细胞的超微结构，因而大大减少了血栓形成、肺静脉狭窄、心房食管瘘的风险。
因此，将冷冻球囊消融作为一种替代能源应用于心律失常的导管消融有着独到的优势，其远期疗效有待长期的随访结果来揭晓。