A liquefação do gás é alcançada através de ciclos de liquefação apropriados com base nas propriedades do gás, temperatura de condensação e requisitos de uso. Os ciclos típicos incluem ciclos de liquefação de estrangulamento, ciclos de liquefação com expansores, ciclos de refrigeração a gás e ciclos de refrigeração em cascata (ou seja, múltiplos meios de trabalho, múltiplos ciclos de pré-resfriamento em estágios).
Os ciclos de estrangulamento (ciclos Linde) e os ciclos Claude com expansores são típicos ciclos de liquefação desenvolvidos inicialmente. Em termos de consumo unitário de energia para liquefação, os ciclos com expansores e pré-resfriamento com nitrogênio líquido têm maior eficiência, os ciclos de estrangulamento têm menor eficiência e os ciclos de liquefação de hidrogênio resfriado com hélio- estão no meio. Os ciclos de estrangulamento são mais comumente usados em plantas-de pequena escala devido à sua simplicidade e confiabilidade; ciclos com expansores têm alta eficiência e são amplamente utilizados em plantas-de grande porte. Atualmente, as principais tecnologias de refrigeração seca baseadas em hélio, como refrigeração por tubo de pulso, refrigeração Gifford-McMahon (refrigeração GM) e refrigeração Stirling, podem fornecer ambientes de pré-resfriamento criogênico e podem ser usadas para substituir o hélio líquido. A liquefação de hidrogênio requer lidar com o calor de conversão entre orto- e para-hidrogênio e fortalecer a vedação.