Die Gasverflüssigung wird durch geeignete Verflüssigungszyklen erreicht, die auf den Eigenschaften des Gases, der Kondensationstemperatur und den Verwendungsanforderungen basieren. Typische Zyklen umfassen drosselnde Verflüssigungszyklen, Verflüssigungszyklen mit Expandern, Gaskühlungszyklen und Kaskadenkühlzyklen (dh mehrere Arbeitsmedien, mehrstufige Vorkühlzyklen).
Drosselzyklen (Linde-Zyklen) und Claude-Zyklen mit Expandern sind typische früh{0}entwickelte Verflüssigungszyklen. In Bezug auf den Energieverbrauch pro Einheit für die Verflüssigung haben Kreisläufe mit Expandern und der Vorkühlung von flüssigem Stickstoff einen höheren Wirkungsgrad, Drosselkreisläufe einen niedrigeren Wirkungsgrad und Helium-{2}gekühlte Wasserstoffverflüssigungskreisläufe liegen im Mittelfeld. Drosselzyklen werden aufgrund ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit häufiger in kleinen-Anlagen eingesetzt; Zyklen mit Expandern haben einen hohen Wirkungsgrad und werden häufig in Großanlagen eingesetzt. Derzeit gängige, auf Helium basierende Trockenkühlungstechnologien wie Pulsrohrkühlung, Gifford-McMahon-Kühlung (GM-Kühlung) und Stirling-Kühlung können kryogene Vorkühlumgebungen bereitstellen und als Ersatz für flüssiges Helium verwendet werden. Die Wasserstoffverflüssigung erfordert die Bewältigung der Umwandlungswärme zwischen ortho- und para-Wasserstoff sowie eine Verstärkung der Versiegelung.