W okresie zimowym rośliny uprawne w dużym stopniu narażone są na przemarzanie. Zjawisko to może w znacznym stopniu przyczynić się do obniżenia ich plonowania.
Przyjmuje się, iż temperatura zamarzania wody, czyli tzw. termiczny punkt zamarzania w tkankach roślinnych zależy nie tylko od warunków środowiskowych, ale również od adekwatności samej rośliny. Stąd też przy ocenie występowania tego zjawiska należy uwzględnić oba te czynniki.
Dla niektórych roślin uprawnych temperatura, w której zaczyna się proces przemarzania wynosi 0ºC, a dla innych gatunków roślin proces ten rozpoczyna się dopiero przy obniżeniu temperatury poniżej -25 (-30ºC). Przemarzanie roślin zachodzi nierównomiernie w ich obrębie, bowiem odbywa się od organów najbardziej wrażliwych do najbardziej odpornych.
Dodatkowo przemarzanie roślin zależy od fazy rozwojowej, w której aktualnie znajdują się rośliny, przy czym w fazie wzrostu wegetatywnego charakteryzują się one mniejszą wrażliwością na przemarzanie w stosunku do fazy generatywnej. Sytuacja taka dotyczy przede wszystkim występujących w okresie kwitnienia przymrozków, co ma miejsce na przykład w uprawie rzepaku czy też drzew owocowych.
Proces przemarzania roślin mający miejsce w okresie zimowym związany jest z tworzeniem się kryształków lodu, które powstają szczególnie w przestrzeniach międzykomórkowych liści. Tworzące się kryształki chłonąc wodę rozrastają się, co w konsekwencji prowadzi do odwodnienia komórek roślinnych. W początkowej fazie odwodnienie komórek jest zjawiskiem korzystnym, gdyż obniża punkt zamarzania wody o 1-2ºC, jednak postępujące obniżanie temperatury prowadzi do pogłębiającego się odwodnienia komórek, w efekcie czego dochodzi między innymi do zaburzeń w funkcjonowaniu błon biologicznych roślin.
Na wrażliwość roślin na przemarzanie wpływają wytworzone przez nie mechanizmy aklimatyzacji do niskich temperatur panujących w okresie jesiennym i zimowym. W okresie jesiennego spadku temperatury rośliny strefy umiarkowanej akumulują wielocukry, w tym np. skrobię, co wynika między innymi z ograniczonego pobierania fosforu i wolniejszego wzrostu organów asymilacyjnych, a tym samym zmniejszonego zapotrzebowania nowych organów na cukry.
Aklimatyzacja roślin ozimych do niskich temperatur panujących w okresie zimowym jest możliwa dzięki ograniczonemu jesiennemu zaopatrzeniu ich w azot, co w dużym stopniu przyhamowuje wzrost roślin. Poza tym gromadzące się w roślinach wielocukry, w tym między innymi skrobia, obniżają punkt zamarzania wody.
Przygotowanie roślin do spoczynku zimowego następuje również w efekcie zmian morfologicznych, w tym głównie poprzez ograniczenie wzrostu blaszki liściowej, jak również zwiększenie grubości okrywającej tkanki roślinnej. Zmiany morfologiczne w roślinach, warunkujące ich lepsze przygotowanie do niekorzystnych warunków panujących w okresie zimowym, możliwe są dzięki optymalnemu ich zaopatrzeniu w potas i magnez, bowiem pierwiastki te wpływają na gospodarkę węglowodanową.
Ważne jest również zaopatrzenie roślin w siarkę i miedź, które z kolei wpływają między innymi na tworzenie substancji wzmacniających, takich jak celuloza i lignina, które obecne są w ścianie komórkowej roślin.