"Nữ hoàng băng giá" đã gặt hái nhiều giải thưởng và đề cử, phần lớn trong số đó là ở các hạng mục Ca khúc trong phim hay nhất (cho bài hát "Let It Go") và Phim hoạt hình hay nhất. Tại Lễ trao giải Quả cầu vàng lần thứ 71, tác phẩm đã nhận hai đề cử và giành chiến thắng ở hạng mục Phim hoạt hình hay nhất. Tại Lễ trao giải Annie lần thứ 41, "Nữ hoàng băng giá", cùng với "Lò đào tạo quái vật", dẫn đầu danh sách về số lượng đề cử với 10 đề cử mỗi phim. Phim tiếp tục giành năm giải Annie, trong đó có Phim hoạt hình hay nhất. Tại Lễ trao giải Oscar lần thứ 86, "Nữ hoàng băng giá" trở thành bộ phim đầu tiên của Walt Disney Animation Studios chiến thắng ở hạng mục Giải Oscar cho phim hoạt hình hay nhất, và ngoài ra còn đoạt giải Ca khúc trong phim hay nhất với bài hát "Let It Go". "Nữ hoàng băng giá" cũng giành giải BAFTA cho phim hoạt hình hay nhất và giải Lựa chọn của Nhà phê bình Điện ảnh cho cả hai hạng mục Phim hoạt hình hay nhất và Ca khúc trong phim hay nhất. Tại Lễ trao giải Grammy lần thứ 57, nhạc phim "Nữ hoàng băng giá" còn đoạt giải Tác phẩm âm nhạc biên soạn xuất sắc nhất cho phim ảnh và "Let It Go" thắng giải Ca khúc hay nhất viết cho phim ảnh. Hiệu ứng hình ảnh của phim được Cộng đồng Hiệu ứng hình ảnh ca ngợi khi tác phẩm giành chiến thắng áp đảo ở cả bốn hạng mục dành cho phim hoạt hình.