Je nachdem, wie lange ein Kältereiz auf Haut und Muskulatur einwirkt, ist die Wirkung unterschiedlich. Bei kurzzeitiger Kälte (bis 5 Minuten) wirkt die Kälte schmerzlindernd, bei längerer Kühlung (10 bis 12 Minuten) wirkt Kälte sogar entzündungshemmend.
Kälte verringert die Schmerzempfindlichkeit und verlangsamt die Nervenleitgeschwindigkeit für Schmerzreize. Das gilt auch für die Muskulatur. Zudem werden bei längerer Kühlung die Erschlaffungsphasen der Muskeln verlängert und so die Spannung gesenkt. Dies führt zur Lösung von Muskelverspannungen und Verkrampfungen. Kurze Kälteimpulse dagegen steigern die Muskelaktivität.
In den Blut- und Lymphgefäßen wird die Durchblutung durch Kälte vermindert, da sich die Gefäße verengen und weniger Blut zirkulieren kann. In den Venen erhöht sich dagegen der Blutfluss. Dadurch kommt es zu einer Förderung des Abflusses von Ödemen (Schwellungen). Außerdem wird der Stoffwechsel im gekühlten Gewebe herabgesetzt.