Molekylærdestillation, destillation under meget lavt tryk (højvakuum), fx 10-6 mm Hg, og med kort afstand, få centimeter, imellem den fordampende væskes overflade og kondensatorens køleflade. Ved processens lave tryk er dampmolekylernes frie vejlængde af omtrent samme størrelse som den nævnte afstand, og de fleste af de molekyler, der undslipper fra væskeoverfladen, kan nå kondensatorfladen uden at støde ind i andre molekyler undervejs. Metoden kaldtes oprindelig kortvejsdestillation; den er opfundet 1920 i København af J.N. Brønsted og G. de Hevesy, som benyttede den til adskillelse af kviksølvisotoper. Molekylærdestillation er kostbar i apparatur og drift, og processen bruges derfor kun, når andre enhedsoperationer er uanvendelige, fx fordi kogepunktet af det stof, der skal afdestilleres, er for højt til sædvanlig destillation. Eksempler på anvendelse i industriel målestok er afdestillation af vitaminer fra fiskeleverolie og adskillelse af tin og bly.