Una delle più importanti applicazioni dei passaggi di stato è la tecnica della distillazione, un procedimento che, sfruttando l'evaporazione di un liquido e la successiva condensazione dei suoi vapori, permette di ottenere liquidi puri eliminando da essi le impurità oppure altre sostanze presenti in soluzione. Attraverso la distillazione si preparano, per esempio, il cognac, l'acquavite e le grappe, in erboristeria si ottengono con questa tecnica gli oli essenziali di erbe aromatiche, fiori e piante medicinali.

Il processo della distillazione oggi utilizzato è molto complesso. Esso tuttavia è il perfezionamento di una tecnica scoperta e utilizzata dagli alchimisti arabi (i precursori dei moderni chimici) fin dall'antichità e introdotta poi anche in Italia a partire dal' XI secolo.
Lo strumento di base nella distillazione è l'alambicco, ancora oggi usato in piccoli laboratori artigiani. Un alambicco, come si vede nella figura, è costituito semplicemente da una caldaia di vetro o di metallo provvista di un coperchio e di un tubo a serpentina immerso in un liquido refrigerato. La serpentina, infine, si collega con un vaso di raccolta.