La distillazione è un processo di separazione dei componenti di una miscela liquida mediante evaporazione e condensazione selettiva. Nel caso dell'acqua di mare i componenti sono acqua e sale. Quando l'acqua di mare viene riscaldata, l'acqua evapora lasciando il sale. Il vapore acqueo viene quindi condensato nuovamente in forma liquida, ottenendo acqua pura.

Durante il processo di distillazione non si verificano reazioni chimiche. La composizione chimica dell'acqua rimane la stessa prima e dopo la distillazione. Pertanto, la distillazione dell'acqua di mare è un cambiamento fisico.