分子蒸餾在石油化工、食品、醫藥、香精香料精細化工等領域均有運用，尤其在天然產物及熱敏性物料的分離純化方面得到廣泛的應用。例如精制魚油的提取，魚油中的EPA、DHA主要從海產魚油中提取，采用分子蒸餾的魚油產品色澤好、氣味純正、過氧化值低。此外還有天然色素、天然維生素、天然揮發精油的提取，都用到分子精餾。而在石油化工領域，可以用于合成潤滑油基礎油的精制處理，還有用于油品分析，應用在減壓餾分油的深拔領域。醫藥領域用于藥物或者中間體的提純。

　　分子蒸餾的特點：

　　（1）操作溫度低，可大大節省能耗

　　常規蒸餾是依靠物料混合物中不同物質的沸點差進行分離的，而分子蒸餾是靠不同物質的分子運動平均自由程的差別來進行分離的，并不要求物料一定要達到沸騰狀態，只要分子從液相中揮發逸出，就可以實現分離。正因為分子蒸餾是在遠離沸點下進行操作，因此產品的能耗小。

　　（2）蒸餾壓強低，要求在高真空度下操作。

　　分子運動平均自由程與系統壓力成反比，只有加大真空度，才能獲得足夠大的平均自由程。

　　（3）受熱時間短，降低熱敏性物質的熱損傷。

　　由于分子蒸餾是利用不同物質分子運動平均自由程的差別而實現分離的，其基本要求是加熱面與冷凝面的距離必須小于輕分子的運動平均自由程，這個距離通常很小，因此輕分子由液面逸出后幾乎未發生碰撞即射向冷凝面，所以受熱時間極短。研究測定指出，分子蒸餾受熱時間僅為幾秒或幾十秒，從而在很大程度上避免了物質的分解或聚合。