Принципы вакуумной дистилляции похожи на принципы фракционной дистилляции (обычно называемой атмосферной дистилляцией, чтобы отличить ее от вакуумного метода), за исключением того, что используются колонны большего диаметра для поддержания сопоставимых скоростей паров при пониженном рабочем давлении. Вакуум от 50 до 100 мм ртутного столба создается с помощью вакуумного насоса или парового эжектора.
Основное преимущество вакуумной дистилляции заключается в том, что она позволяет перегонять более тяжелые материалы при более низких температурах, чем те, которые потребовались бы при атмосферном давлении, что позволяет избежать термического растрескивания компонентов. Условия обжига в печи регулируются таким образом, чтобы температура нефти обычно не превышала 425 °C (800 °F). Оставшийся после вакуумной дистилляции остаток, называемый битумом, может быть использован для дальнейшего смешивания с целью получения дорожного асфальта или мазута, а также в качестве сырья для установок термического крекинга или коксования. Установки вакуумной перегонки являются неотъемлемой частью многочисленных технологических схем, предназначенных для производства смазочных материалов.