A destilação molecular é um método da destilação operado sob o vácuo alto, onde o trajeto livre médio das moléculas do vapor é maior do que a distância entre a superfície de evaporação e a superfície de condensação. Assim, a mistura líquida pode ser separada pela diferença da taxa de evaporação de cada componente no líquido da alimentação.
Em uma temperatura dada, mais baixa a pressão, maior o trajeto livre médio das moléculas do gás. Quando a pressão no espaço da evaporação é muito baixa (10-2 ~ 10-4 mmHg) e a superfície da condensação são próximos à superfície da evaporação, e a distância vertical entre ele é menos do que o trajeto livre médio das moléculas do gás, as moléculas do vapor vaporizadas da superfície da evaporação podem diretamente alcançar a superfície da condensação sem colidir com outras moléculas e condensar-se.