Nella distillazione frazionata, la miscela di liquidi viene riscaldata in una colonna di distillazione. La colonna è divisa in più sezioni, ciascuna delle quali viene mantenuta ad una specifica temperatura. I vapori della miscela riscaldata salgono lungo la colonna e, raffreddandosi, si condensano in liquidi. I liquidi si raccolgono nelle diverse sezioni della colonna, in base al loro punto di ebollizione.
I liquidi con il punto di ebollizione più basso si condenseranno nella parte superiore della colonna, mentre i liquidi con il punto di ebollizione più alto si condenseranno nella parte inferiore. Controllando attentamente la temperatura della colonna è possibile separare la miscela di liquidi nei suoi singoli componenti.
La distillazione frazionata è una tecnica di separazione molto efficiente e può essere utilizzata per separare miscele di liquidi che hanno punti di ebollizione molto simili. È anche una tecnica versatile e può essere utilizzata per separare un'ampia varietà di miscele.