當液體混合物沿加熱板流動并被加熱，輕、重分子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，則輕分子遇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。這樣實現物質分離的目的。分子蒸餾器帶有加熱夾套的圓柱型筒體，轉子和內置冷凝器；在轉子的固定架上裝有刮膜器和防飛濺裝置。內置冷凝器位于蒸發器中，轉子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉。從加熱面上逸出的輕分子，經過短的路線和基本未經碰撞就到內置冷凝器上冷凝成液，并沿冷凝器管流下，通過位于蒸發器底部的出料管排出；殘液即重分子在加熱區下的圓形通道中收集，再通過側面的出料管中流出。