Tvaiks destilācija ir atdalīšanas process, ko izmanto, lai attīrītu vai izolētu temperatūrai jutīgus materiālus, piemēram, dabiskos aromātiskos savienojumus. Ūdenim pievieno tvaiku vai ūdeni destilācijas aparāti, pazeminot savienojumu viršanas temperatūru. Mērķis ir sildīt un atdalīt sastāvdaļas temperatūrā, kas ir zemāka par to sadalīšanās punktu.
Tvaika destilācijas priekšrocība salīdzinājumā ar vienkāršu destilāciju ir tāda, ka zemāks viršanas punkts samazina temperatūrai jutīgu savienojumu sadalīšanos. Destilācija ar tvaiku ir noderīga organisko savienojumu attīrīšanai, lai arī biežāka ir destilācija ar vakuumu. Destilējot organiskos savienojumus, tvaiki tiek kondensēti. Tā kā ūdens un organiskās vielas parasti nesajaucas, iegūtais šķidrums parasti sastāv no divām fāzēm: ūdens un organiskā destilāta. Dekantēšana vai arī sadalīšanu var izmantot, lai atdalītu abus slāņus, lai iegūtu attīrītu organisko materiālu.
Karsējot un sakratot divu nesajaucamu šķidrumu (piemēram, ūdens un organisko savienojumu) maisījumu, Katra šķidruma virsma rada savu tvaika spiedienu tā, it kā tā būtu otra maisījuma sastāvdaļa prombūtnē. Tādējādi sistēmas tvaika spiediens palielinās kā temperatūras funkcija, kas pārsniedz to, kas būtu, ja būtu tikai viens no komponentiem. Kad tvaika spiedienu summa pārsniedz atmosfēras spiedienu, sākas viršana. Tā kā vārīšanās temperatūra ir samazināta, tiek samazināts siltumjutīgo komponentu bojājums.
Ēterisko eļļu izolēšanai vēlamā metode ir destilācija ar tvaiku. To izmanto arī "tvaika attīrīšanai" naftas pārstrādes rūpnīcās un komerciāli svarīgu organisko savienojumu, piemēram, taukskābju, atdalīšanai.