A frakcionált desztilláció két végtelenül oldódó folyékony anyag szétválasztásának folyamata, amely azon alapul, hogy a forráspontjuk különbsége miatt a gőzfázis egy könnyebb forráspontú komponenssel gazdagodik.
Egy kevésbé illékony X anyagból és egy illékonyabb Y anyagból álló folyadék frakcionált desztillációja két lépésből áll:
A kondenzátum minden további frakcióját ismét desztilláljuk, hogy új, Y komponensben egyre gazdagabb frakciókat kapjunk.A hasonló összetételű frakciókat egyesítjük és frakcionáljuk, amíg tiszta Y komponenst nem kapunk.
A gyakorlatban ezt az időigényes módszert már nem alkalmazzák, helyette folyamatos frakcionált desztillációt – rektifikációt – alkalmaznak .