Gli effetti del freddo sull'organismo umano possono essere più o meno gravi a seconda delle condizioni ambientali (temperatura e umidità), della durata, delle specifiche caratteristiche fisiche e di salute della singola persona.
Normalmente, le persone sane si adattano facilmente al cambio delle temperature ma, quando il freddo arriva repentino o le temperature diventano troppo basse, non sempre il corpo riesce ad adattarsi e a reagire immediatamente.
Gli effetti sulla salute si avvertono quando, per vari motivi, il sistema naturale di termoregolazione non funziona più bene o non è sufficiente per diverse cause. Le principali includono:

temperature troppo basse
abbigliamento non adeguato
alimentazione insufficiente, o non adeguata
mancanza di un riparo al coperto e/o sufficientemente riscaldato
assunzione di alcuni farmaci, che possono alterare i meccanismi di termoregolazione del corpo o diminuire la percezione e la capacità di difendersi dal freddo, come i sedativi e gli ipnotici (psicofarmaci)
consumo di alcol, l'alcol provoca una sensazione iniziale di riscaldamento ma, in realtà, essendo un vasodilatatore, facilita la dispersione del calore corporeo (leggi la Bufala)

Altri fattori che intervengono a ridurre la capacità di adattamento del corpo alle basse temperature sono:

età, bambini e anziani sono più suscettibili
presenza di malattie croniche, in particolare a carico del sistema cardiovascolare, dell'apparato respiratorio e il diabete

Malattie direttamente collegate al freddo (patologie acute da freddo)

irritazioni cutanee
disturbi muscolo-scheletrici, malattie reumatiche
geloni
congelamento
ipotermia
lesioni e traumatismi
malattie da raffreddamento, raffreddore, tosse, mal di gola

Insorgenza o aggravamento di malattie preesistenti
Molte malattie croniche (persistenti nel tempo) possono peggiorare a causa del freddo intenso. Nelle persone che soffrono di una malattia cronica, inoltre, possono facilmente insorgere complicazioni o altri problemi di salute.
In particolare, le persone più a rischio sono quelle che soffrono di:

malattie cardiache e pressione alta del sangue (ipertensione)
insufficienza respiratoria cronica e asma
malattie muscolari e osteoarticolari
diabete (per la riduzione della termoregolazione)
demenza e altri disturbi psichici, a causa di una alterata percezione del freddo dovuta a consumo di psicofarmaci

I danni che il freddo può causare variano a seconda degli apparati colpiti:

malattie cardio-cerebrovascolari, il meccanismo di vasocostrizione, che è una risposta naturale del corpo al freddo, provoca un aumento della pressione arteriosa e una maggiore viscosità (densità) del sangue causando, nelle persone che ne soffrono, un aumentato rischio di trombosi, ictus, emorragia cerebrale e ischemia
malattie respiratorie acute, si verifica un danno diretto della funzionalità dell'epitelio ciliato delle vie respiratorie superiori e una conseguente riduzione della risposta immunitaria che può provocare un peggioramento della situazione generale e il manifestarsi di crisi asmatiche. Il freddo intenso, a partire da -5°C, può provocare broncospasmi e comportare uno scompenso respiratorio acuto nelle persone asmatiche e nelle persone che soffrono di insufficienza respiratoria cronica ostruttiva e insufficienza respiratoria cronica

Altri possibili effetti dovuti all'abbassamento improvviso delle temperature sono:

aumento improvviso della pressione arteriosa e della frequenza cardiaca, che possono causare la comparsa di angina pectoris, infarto del miocardio e emorragia cerebrale

Inoltre, le forti diminuzioni delle temperature portano, in generale, a un abbassamento delle difese immunitarie verso virus e batteri causando una maggiore sensibilità alle infezioni, soprattutto quelle a carico delle vie respiratorie, come le sindromi influenzali. Durante l'inverno, infatti, aumenta il rischio di epidemie influenzali e l'influenza trascurata può portare a complicazioni tra cui bronchiti o polmoniti, soprattutto nelle persone a rischio. La vaccinazione anti-influenzale rappresenta l'intervento più efficace per prevenire i rischi di complicazioni.