Frakcinis distiliavimas atskiria mišinius į komponentinius produktus vienoje distiliavimo kolonėlėje. Tai apima mišinio kaitinimą, kad jis išgaruotų, ir jo išmetimą per kolonėlę, kur įvairūs produktai kondensuosis ir nusodins, reaguodami į temperatūros pokyčius. Šis metodas plačiai naudojamas pramoninėje chemijoje, apdorojant tokius produktus kaip žalia nafta ir oras. Metodas taip pat gali būti taikomas eksperimentinėmis sąlygomis distiliuojant dominančius mėginius.
Frakcinio distiliavimo procesas gali būti naudojamas bet kokioje aplinkoje, kai mišinyje yra komponentų, turinčių panašius, bet ne identiškus garų taškus, mišinį. Įprastas distiliavimas gali būti netinkamas tokių mišinių poreikiams arba norint išgauti norimus komponentus, gali prireikti daug kartų. Naudodamas nežinomos sudėties mišinius, chemikas gali atlikti keletą paprastų mėginio bandymų, kad nustatytų, kas jame yra, ir nuspręstų, kaip jį atskirti. Geriausias pasirinkimas gali priklausyti nuo to, kaip pavyzdys bus naudojamas.
Įranga kaitina mišinį frakcinio distiliavimo metu, todėl jis užvirsta ir išskiria garus. Garai kyla per koloną, išklotą padėklais. Vėsdamas jis kondensuojasi ir kiekvienas dėklas sulaiko skirtingą kondensatą. Medžiagos, kurios kondensuojasi gana aukštoje temperatūroje, pirmiausia iškrenta. Kai mišinys nuolat vėsta, kiti junginiai kondensuojasi, kol pasiekia kolonėlės viršų. Sistema gali ištuštinti kiekvieną padėklą atskirai, kad surinktų distiliatus. Tai leidžia susigrąžinti visus naudingus mišinio komponentus.
Reikalingos įrangos tipas gali skirtis pagal dydį ir sudėtį, priklausomai nuo to, kokios medžiagos yra apdorojamos. Tokios įmonės kaip naftos perdirbimo gamyklos turi išgauti kiek įmanoma daugiau iš kiekvienos naftos barelio ir turėti plačią distiliavimo įrangą, galinčią apdoroti labai didelius medžiagų kiekius. Laboratorijoje įranga gali būti palyginti maža, nes mėginiai paprastai nėra labai dideli. Kai kuriems laboratorijos nustatymams gali būti naudojamas stalinis frakcinio distiliavimo įrenginys.
Chemijos pamokų studentai gali sužinoti apie frakcinį distiliavimą ir turėti galimybę tai praktikuoti laboratorijoje. Ši technologija naudojama įvairiose pramonės šakose, o chemikai gali specializuotis distiliavimo metoduose, naudojamuose tam tikroms medžiagoms. Pavyzdžiui, naftos chemikai tiria šį procesą ir tokius metodus kaip krekingas, kad suskaidytų angliavandenilių grandines žalioje naftoje. Krekingas gali būti naudojamas pakeisti cheminę aliejaus sudėtį, kad būtų galima išgauti daugiau naudingų komponentų.