傳統蒸餾是基于不同物質的沸點差進行分離的，因此在沸點溫度下易氧化、分解或聚合的某些物質難以分離。
分子蒸餾的分離作用則是利用液體分子受熱時會從液面逸出，不同種類分子逸出后的運動平均自由程不同而實現物質的分離。
混合液沿加熱板向下流動，被加熱后，輕、重分子均向氣相逸出，由于輕、重分子自由程不同，輕分子自由程大，可達到冷凝板，冷凝后沿冷凝板向下流動，重分子自由程小，達不到冷凝面而在氣相中飽和，并返回液相，沿加熱板向下流動，從而形成輕、重分子的分流與分離。
分子蒸餾具有操作真空度高、加熱溫度低、受熱時間短、分離程度高等特點，因此，特別適宜于高沸點、熱敏性及易氧化物質的分離。分子蒸餾較傳統蒸餾具有明顯的技術及經濟優勢：
1、產品質量高。由于分子蒸餾操作溫度低、受熱時間短，可以獲得純度高而且原有品質保持好的產品，對于天然物質尤其重要。
2、產品成本低。由于分子蒸餾的分離效率高、產品得率高，從而可大大降低生產成本。