分子蒸餾不同于一般的蒸餾技術。分子蒸餾是運用不同物質分子運動平均自由程的差別而實現物質的分離，因而能夠實現在遠離沸點下操作。

  根據分子運動理論，液體混合物的分子受熱后運動會加劇,當接受到足夠能量時,就會從液面逸出而成為氣相分子，隨著液面上方氣相分子的增加,有一部分氣體就會返回液體,在外界條件保持恒定情況下，就會達到分子運動的動態平衡。從宏觀上看達到了平衡。液體混合物為達到分離的目的,首先進行加熱,能童足夠的分子逸出液面,輕分子的平均自由程大,重分子平均自由程小,若在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程處設置--冷凝面,使得輕分子不斷被泠凝,從而破壞了輕分子的動平衡而使混合液中的輕分子不斷逸出,而重分子因達不到冷凝面很快趨于動態平衡,不再從混合液中逸出，這樣液體混合物便達到了分離的目的。