Nồng độ của chất cần phải tách có thể được tiếp tục nâng cao bằng cách tiếp tục chưng cất lại phần cất. Nhiệt độ sôi khác nhau càng lớn thì người ta cần càng ít lần chưng cất để đạt đến một nồng độ nhất định.

Chưng cất phân đoạn là một trong những phương pháp kinh điển dùng để tách các chất bay hơi ra khỏi một hỗn hợp dựa vào sự khác biệt nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp. Quá trình chưng cất có thể thực hiện ở áp suất khí quyển hay áp suất giảm. Phương pháp chưng cất phân đoạn được thực hiện với những bình cất có lắp cột phân đoạn và thường được nối với máy hút chân không để giảm nhiệt độ chưng cất, giảm ảnh hưởng tới các chất nhạy cảm với nhiệt độ. Nhiệt độ và áp suất được theo dõi trong quá trình chưng cất. Phương pháp này thường áp dụng để tách các chất thành phần của tinh dầu.

Chưng cất thật ra chỉ cần thiết khi các chất lỏng cần phải tách hòa tan với nhau ví dụ như dung dịch cồn và nước. Nếu hỗn hợp là của những chất không hòa tan vào nhau, ví dụ như nước và dầu thì lệ thường là có thể tách các chất lỏng bằng cách lắng và gạn đi.

Khi khai thác tinh dầu chỉ có trong cây cỏ ở nồng độ thấp như cây oải hương (Lavandula angustifolia) hay cây cúc Đức (Matricaria recutita) người ta cho thêm một ít nước vào cây cỏ đã được cắt nhỏ và đun nóng (chưng cách thủy). Nhờ có một phần nước nên nhiệt độ được giữ cố định ở nhiệt độ sôi một thời gian, cũng có thể dùng áp suất cao để nâng nhiệt độ lên quá 100 °C. Hơi dầu đi cùng với hơi nước vào bộ ngưng tụ và ngưng tụ lại. Hỗn hợp dầu-nước sau đó có thể tách bằng cách lắng gạn đi. Hơi nước cuốn theo một thành phần khác thật ra là không tan đi theo. Nếu không có nước thì nhiệt độ sẽ tăng cao đến mức dầu có thể bị phân hủy.

Một cách khác là có thể đun nước trong một lò nấu riêng và cho hơi nước đi qua cây tinh dầu được cắt nhỏ để lôi cuốn tinh dầu đi theo hơi nước.

Ứng dụng lâu đời nhất và đồng thời là được biết đến nhiều nhất của chưng cất là sản xuất rượu mạnh. Nồng độ của êtanol chỉ có thể nâng cao đến tối đa là 95,57%. Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến các phương pháp tinh cất đặc biệt khác.