原油是数百种碳氢化合物的混合物。炼油厂通过蒸馏法将其分离。原油被加热，各组分在不同的温度下汽化。汽化后的油蒸气上升通过分馏塔，并在不同的高度冷凝。轻质气体从塔顶排出。汽油、煤油、柴油和重质燃料油则从较低的塔顶排出。沥青则留在塔底。蒸馏法利用沸点的差异分离混合物。

该过程主要分为两个步骤。汽化将易挥发的组分转化为气体。冷凝将气体重新转化为液体。蒸馏装置种类繁多。简单蒸馏将易挥发液体与非挥发性杂质分离，例如从水中去除盐分。分馏分离沸点不同的多种组分，例如分离乙醇和水。真空蒸馏降低压力，从而降低沸点，使得热敏性化合物能够在不分解的情况下被蒸馏出来。

蒸馏技术广泛应用于众多行业。石油炼制、酒精生产、香水制造和化学品提纯都离不开它。海水淡化也利用蒸馏技术，通过蒸馏海水制取淡水。由于汽化需要加热，因此能耗较高，但分离效果显著。

其理论基础是拉乌尔定律和道尔顿定律。混合物上方的蒸汽富含挥发性较强的组分。通过收集和冷凝蒸汽，可以分离各组分。反复进行汽化和冷凝循环可以提高纯度。