空分精馏原理如下：
由本分离工艺可确保得到高纯度的产品，同时还可得到较好的产量。空气精馏由氧气-氮气的气液相交换组成，液体与上升的O2-N2混合物逆流相遇。故而精馏塔板（例如，多孔塔盘）主要被用于该类交换。由于氮气的沸点较低，故而达到平衡时，直接位于液体混合物（液态空气）上方的蒸汽中的N2浓度比液体中的N2浓度较高。蒸汽和液体馏分分别经过精馏塔盘，力图在接触时通过交换氧气和氮气来维持平衡：该过程同时还包括热交换（氧气的冷凝，氮气的汽化）。于是上升中的气体混合物的氮气浓度越来越高，下降液体中的氧浓度越来越高。
