分子蒸馏实验是一种在高真空下操作的蒸馏方法，这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离，从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异，对液体混合物进行分离。

　　常规蒸馏是在气液相平衡的基础上，在蒸馏物质的沸点温度下，根据蒸馏物质在气液相组成上的差异进行分离的。分子蒸馏是运用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现物质的分离。任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，在某时间间隔内自由程的平均值为平均自由程。

　　分子蒸馏装置对混合物进行加热,能量足够的分子就会逸出液面，轻组分的平均自由程大，重组分的平均自由程小，若在离液面小于轻组分的平均自由程而大于重组分的平均自由程处设置一个捕集器，使得轻组分不断被捕集，进而使轻组分不断逸出，重组分到达不了捕集器很快趋于动态平衡，不再从混合液逸出，这样液体混合物便达到了分离目的。

　　普通蒸馏需要在物料沸点温度进行，而分子蒸馏是根据不同种类的分子逸出液面后的平均自由程不同的性质来实现分离的，因而分子蒸馏可以低于物料沸点进行，这是分子蒸馏与常规蒸馏的本质区别，被分离物料只要存在着温度差就能分离。由于分离温度远低于物质的沸点，分子蒸馏可有效地避免被分离物质受热分解，且效率高。

　　由于分子蒸馏设备的特殊结构，系统内真空度较高，压力小于1Pa，根据克拉伯龙方程，压力的减小进一步降低了蒸馏温度，因而可有效避免易氧化物质的氧化分解。另外，对于混合液中的低分子物质(如有机溶剂、臭味物质等)的脱除，分子蒸馏较常规蒸馏有效得多。