分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術，不同于傳統蒸餾依據物質沸點差分離原理，而是依據混合物中各物質的分子運動平均自由程差異實現分離的。根據分子運動平均自由程原理如右圖所示，在理想狀態下讓液體混合物沿加熱板流動加熱，輕、重分子就會逸出液面而進入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當地設置一塊冷凝板，則輕分子達到冷凝板被冷凝排出，而重分子達不到冷凝板沿混合液排出。這樣就可以達到分離物質的目的。依據此原理人們設計了降膜式、離心式、刮膜式等各種蒸發器，在實際操作中由于各種條件的限制很難達到理想的分子蒸餾分離目的，而各種蒸發器都有一個共同的特性就是蒸發面與冷凝面的距離很短，從蒸發面溢出的分子到冷凝成液體所經歷的行程很短，所以稱作短程蒸餾器。
與常規蒸餾比較料液分布器和旋轉刮板把物料以薄膜狀均勻的分布在加熱面上，減少了物料靜液面產生的壓力差。加熱面和冷凝面的距離短，輕分子從加熱面溢出后迅速被冷凝，減少了氣體轉移產生的壓力降，比較容易獲得較低的蒸發壓力；另外只要輕分子從蒸發面溢出后的運動自由程天于蒸發面與冷凝面的距離就可實現分離，不用加熱到被分離物質的沸點，天而蒸餾溫度要比常規蒸餾低得多。
