嗜冷酶分子结构一般具有如下一些特征:1、与蛋白构象稳定性有关的分子内静电弱相互作用减小；2、蛋白核心区域疏水作用下降；3、溶剂相互作用及表面亲水性升高；4、具有独特性质的环状结构的插入/删除、与二级结构有关的环状结构或转角中脯氨酸的减少；5、蛋白功能域附近甘氨酸的堆积；6、精氨酸含量减少；7、靠近活性位点关键区域氨基酸的取代；8、离子束缚作用( ion binding) 减弱；9、蛋白质折叠。

物质的结构决定其功能与性质,嗜冷酶的耐冷性肯定与结构的变化有内在的联系。

嗜冷酶大部分具有以下酶学特征：1、在低温下具有较高的催化效率。这是嗜冷酶的基本特征。与同类中温酶相比，嗜冷酶在低温下的酶活性要高出数倍甚至十几倍，如在4℃时嗜冷酶比中温酶的转换数(kcat) 高33倍。但是，嗜冷酶对低温的适应还不彻底，这表现在嗜冷酶虽然在低温下具有较高的酶活性，但仍然低于同类中温酶在37℃下的酶活性；2、具有较低的最适催化温度。由于嗜冷酶对热敏感，其最适催化温度一般都比同类中温酶和高温酶明显低；3、具有较高的热敏感性。嗜冷酶只能在相对低的温度下保持高催化效率，温度稍高即很快失活，表现出很高的热敏感性，如海产弧菌细胞中的苹果酸脱氢酶于30℃处理10min 酶活力完全丧失。丙酮酸脱羧酶在35℃处理30min, 酶活力损失90%。嗜冷酶的热变性温度均比同类中温酶低15～20℃。

嗜冷酶的特殊性质使其在工业生产应用中具有一些优势: 低温下催化反应可防止污染( 同源的嗜温酶不活泼)；经过温和的热处理即可使嗜冷酶的活力丧失, 而低温或适温处理不会影响产品的品质等。