Usaha untuk mempertahankan temperatur konstan, maka tubuh telah mengembangkan suatu mekanisme regulasi yang akan menyeimbangkan temperatur yang hilang dan yang diperoleh. Menurut Aschoff, tubuh terbagi kedalam area sentral dan perifer. Area sentral mencakup organ dada dan abdominal, kepala, dan permukaan tubuh mencakup kulit dan otot.
Reaksi-reaksi yang terjadi akibat cold therapy adalah sebagai berikut :
Reaksi pertama adalah konstriksi dari sistem vaskular (vasokonstriksi pembuluh darah). Suatu pelebaran dinding pembuluh darah atau vasodilatasi secara refleksi akan menyertainya. Hal ini dikenal sebagai reaktif hyperemia. Sensitivitas terhadap nyeri juga berkurang. Aplikasi dengan segera pada fase akut injuri atletik dapat mengurangi nyeri dengan cepat. Hal ini disebabkan oleh efek pada receptor heat-sensitive yang terletak dekat dengan receptor nyeri untuk sensitivitas nyeri. Jika permukaan kulit diturunkan temperaturnya menjadi 12o sampai 13oC atau kebawah, maka terjadi efek analgesik selama bagian yang diterapi diberikan cold therapy.
Efek neurofisiologi dari cold therapy pada serabut otot dan tendon adalah beragam sesuai dengan lamanya aplikasi dan kepentingan tertentu (tujuan tertentu). Cold therapy memiliki efek general pada sistem saraf autonom, yang berkaitan dengan menurunnya tonus otot. Faktor-faktor penting yang menentukan efek cold therapy mencakup lamanya aplikasi dan bertahannya temperatur tertentu.