原油是數百種碳氫化合物的混合物。煉油廠透過蒸餾法將其分離。原油被加熱，各組分在不同的溫度下汽化。汽化後的油蒸氣上升通過分餾塔，並在不同的高度冷凝。輕質氣體從塔頂排出。汽油、煤油、柴油和重質燃料油則從較低的塔頂排出。瀝青則留在塔底。蒸餾法利用沸點的差異分離混合物。

過程主要分為兩個步驟。汽化將易揮發的成分轉化為氣體。冷凝將氣體重新轉化為液體。蒸餾裝置種類多。簡單蒸餾將易揮發液體與非揮發性雜質分離，例如從水中去除鹽分。分餾分離沸點不同的多種組分，例如分離乙醇和水。真空蒸餾降低壓力，從而降低沸點，使得熱敏性化合物能夠在不分解的情況下被蒸餾出來。

蒸餾技術廣泛應用於眾多產業。石油煉製、酒精生產、香水製造和化學純化都離不開它。海水淡化也利用蒸餾技術，透過蒸餾海水製取淡水。由於汽化需要加熱，因此能耗較高，但分離效果顯著。

其理論基礎是拉烏爾定律和道爾頓定律。混合物上方的蒸氣富含揮發性較強的成分。透過收集和冷凝蒸汽，可以分離各組分。反覆進行汽化和冷凝循環可以提高純度。