一套完整的分子蒸餾設備主要包括：分子蒸發器、脫氣系統、進料系統、加熱系統、冷卻真空系統和控制系統。分子蒸餾裝置的核心部分是分子蒸發器，其種類主要有3種：

(1)降膜式：為早期形式，結構簡單，但由于液膜厚，效率差，當今世界各國很少采用；

(2)刮膜式：形成的液膜薄，分離效率高，但較降膜式結構復雜；

(3)離心式：離心力成膜，膜薄，蒸發效率高，但結構復雜，真空密封較難，設備的制造成本高。為提高分離效率，往往需要采用多級串聯使用而實現不同物質的多級分離。

普通蒸餾是在沸點溫度下進行分離操作，而分子蒸餾只要冷熱兩個面之間達到足夠的溫度差.就可以在任何溫度下進行分離.因而分子蒸餾操作溫度遠低于物料的沸點。普通蒸餾的蒸發和冷凝是可逆過程，液相和氣相之間處于動態相平衡，而在分子蒸餾過程中，從加熱面逸出的分子直接飛射到冷凝面上，理論上沒有返回到加熱面的可能性，所以分子蒸餾沒有不易分離的物質。