解析干燥也稱第二階段干燥。在第一階段干燥結束后，產品內還存在10%左右的水分吸附在干燥物質的毛細管壁和極性基團上，這一部分的水是未被凍結的。當它們達到一定含量，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以下的低含水量，也可以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貯存穩定性，延長其保存期，需要除去這些水分。這就是解析干燥的目的。 

由于這一部分水分是通過范德華力、氫鍵等弱分子力吸附在藥品上的結合水，因此要除去這部分水，需要克服分子間的力，需要更多的能量。此時可以把制品溫度加熱到其允許的最高溫度以下（產品的允許溫度視產品的品種而定，一般為25℃-40℃左右。病毒性產品為25℃，細菌性產品為30℃，血清、抗菌素等可高達40℃），維持一定的時間（由制品特點而定），使殘余水分含量達到預定值，整個凍干過程結束。

如果制品共晶點較高，系統的真空度也能保持良好，凝結器的制冷能力充裕，則也可采用一定的升溫速度，將擱板溫度升高至允許的最高溫度，直至凍干結束，但也需保證制品在大量升華時的溫度不得超過共晶點。

在解析干燥階段由于產品內逸出水份的減少，冷凝器溫度的下降又引起系統內水蒸氣壓力的下降，這樣往往使凍干箱的總壓力下降到低于10Pa，這就使凍干箱內對流的熱傳遞幾乎消失。為了改進凍干箱傳熱，使產品溫度較快地達到最高允許溫度，以縮短解析干燥階段時間，要對凍干箱內的壓強進行控制，控制的壓強范圍在15～30Pa之間。

產品溫度到達許可溫度之后，為了進一步降低產品內的殘余水份含量，需要恢復高真空度，同時，冷凝器由于負荷減少也達到了極限低溫，這樣凍干箱和冷凝器之間水蒸氣壓力差達到了最大值。這種狀況非常有利于產品內殘余水份的逸出。

由于凍干藥品中的殘留水分對凍干生化藥品的影響很大，殘留水分過多，生化活性物質容易失活，大大降低了穩定性。控制凍干藥品中的殘留水分，關鍵在于第二階段再干燥的控制。在這一階段中，溫度要選擇能允許的最高溫度；真空度的控制盡可能提高，有利于殘留水分的逸出；持續的時間越長越好，一般過程需要4-6小時；對自動化程度較高的凍干機可采取壓力升高試驗對殘留水分進行控制，保證凍干藥品的水分含量少于3%。