液态金属结晶时必须要有过冷度，主要是由于热力学条件决定的。
根据热力学第二定律，在等温等压的条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。因此，要由液体结晶为固体，固体的自由能必须低于液体的自由能。由液体和固体的自由能随温度变化曲线可知，只有当温度低于理论结晶温度时，固体的自由能才能低于液体的自由能，结晶才有驱动力。
此外，液态凝固时必须要有一定的过冷度，过冷度越大凝固点的驱动力也越大。但是，并不是只要低于理论凝固温度的任何温度液态转变为固态的过程就能发生，液相形成固相的晶核，必须达到一临界过冷度。