解吸干燥也稱第二階段干燥。在第一階段干燥后，在干燥物質的毛細管壁和極性基團上還吸附有一部分水分，這些水分是未被凍結的。當它們達到一定含量時，就為微生物的生長繁殖和某些化學反應提供了條件。實驗證明，即使是單分子層吸附的低含水量，也可能成為某些化合物的溶液，產生與水溶液相同的移動性和反應性。因此為了改善產品的儲存穩定性，延長其保存期，需要除去這些水分中的大部分，只留下單分子層的水分。這就是解吸干燥的目的。

第一階段干燥是將水以冰晶形式除去的，因此凍干層的溫度和升華界面的壓力都必須控制在產品共熔點（或崩解溫度）以下，才不致使冰晶熔化。但對于吸附水，其吸附能量高，如果不給它們提供足夠的能量，它們就不可能從吸附中解吸出來。因此，這一階段產品的溫度應足夠地高，只要不超過允許的最高溫度，不燒毀產品和不造成產品過熱而變性就可。同時，為了使解吸出來的水蒸氣有足夠的推動力逸出產品，必須使產品內外形成較大的蒸氣壓差，因此此階段中箱內必須高真空。

第二階段干燥后，產品內殘余水分的含量視產品種類和要求而定。一般在0.5%~4%之間。