Vid fraktionerad destillation värms blandningen av vätskor i en destillationskolonn. Kolonnen är uppdelad i flera sektioner, som var och en hålls vid en specifik temperatur. Ångorna från den uppvärmda blandningen stiger upp i kolonnen och när de svalnar kondenserar de till vätskor. Vätskorna samlas i de olika sektionerna av kolonnen, baserat på deras kokpunkter.
Vätskorna med de lägsta kokpunkterna kommer att kondensera i toppen av kolonnen, medan vätskorna med de högsta kokpunkterna kommer att kondensera i botten. Genom att noggrant kontrollera kolonnens temperatur är det möjligt att separera vätskeblandningen i dess individuella komponenter.
Fraktionerad destillation är en mycket effektiv separationsteknik, och den kan användas för att separera blandningar av vätskor som har mycket liknande kokpunkter. Det är också en mångsidig teknik, och den kan användas för att separera en mängd olika blandningar.