蒸餾是利用混合物中各組分具有不同的揮發度，即在同一溫度下各組分蒸氣壓不同的性質，對混合物中各組分進行分離的。揮發度較高的物質在氣相中的濃度高于液相中的濃度，揮發度較低的物質在液相中的濃度高于氣相中的濃度，所以借助于多次部分汽化與多次部分冷凝，達到輕重組分分離的目的。是分離流體混合物的一種關鍵技術。

分子蒸餾是在高真空情況下，蒸發面和冷凝面的間距小于等于被分離物料的蒸氣分子的平均自由行程，由蒸發面逸出的分子，既不與殘余的空氣分子碰撞，也不自身相互碰撞，毫無阻礙地飛射到并凝集在冷凝面上。通常分子蒸餾壓力在絕壓 0.0133322Pa-0.133322Pa下進行。

分子蒸餾的條件有時并不嚴格，若操作真空度有所降低(也就是絕壓略有增加)，冷、熱兩面的距離有時就略大于蒸氣分子的平均自由行程，這種蒸餾就稱為短程蒸餾。

分子蒸餾與短程蒸餾一般差別不大，設計計算時需要加入校正系數。