一套完整的分子蒸馏设备主要包括：分子蒸发器、脱气系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统。分子蒸馏装置的核心部分是分子蒸发器，其种类主要有3种：

(1)降膜式：为早期形式，结构简单，但由于液膜厚，效率差，当今世界各国很少采用；

(2)刮膜式：形成的液膜薄，分离效率高，但较降膜式结构复杂；

(3)离心式：离心力成膜，膜薄，蒸发效率高，但结构复杂，真空密封较难，设备的制造成本高。为提高分离效率，往往需要采用多级串联使用而实现不同物质的多级分离。

普通蒸馏是在沸点温度下进行分离操作，而分子蒸馏只要冷热两个面之间达到足够的温度差.就可以在任何温度下进行分离.因而分子蒸馏操作温度远低于物料的沸点。普通蒸馏的蒸发和冷凝是可逆过程，液相和气相之间处于动态相平衡，而在分子蒸馏过程中，从加热面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，理论上没有返回到加热面的可能性，所以分子蒸馏没有不易分离的物质。