Stoom distillatie is een scheidingsproces dat wordt gebruikt om temperatuurgevoelige materialen, zoals natuurlijke aromatische verbindingen, te zuiveren of te isoleren. Stoom of water wordt toegevoegd aan de destillatieapparatuur, waardoor de kookpunten van de verbindingen worden verlaagd. Het doel is om de componenten te verwarmen en te scheiden bij temperaturen onder hun ontbindingspunt.
Het voordeel van stoomdestillatie boven eenvoudige destillatie is dat het lagere kookpunt de afbraak van temperatuurgevoelige verbindingen vermindert. Stoomdestillatie is nuttig voor de zuivering van organische verbindingen, hoewel vacuümdestillatie vaker voorkomt. Wanneer organische stoffen worden gedestilleerd, wordt de damp gecondenseerd. Omdat water en organische stoffen vaak niet mengbaar zijn, bestaat de resulterende vloeistof over het algemeen uit twee fasen: water en het organische destillaat. Decantatie of partitionering kan worden gebruikt om de twee lagen te scheiden om het gezuiverde organische materiaal te verkrijgen.
Wanneer een mengsel van twee onmengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld water en organische stoffen) wordt verwarmd en geroerd, wordt de oppervlak van elke vloeistof oefent zijn eigen dampdruk uit alsof het andere bestanddeel van het mengsel was afwezig. Zo stijgt de dampspanning van het systeem als functie van de temperatuur boven wat het zou zijn als slechts één van de componenten aanwezig was. Wanneer de som van de dampdrukken de atmosferische druk overschrijdt, begint het koken. Doordat de kooktemperatuur wordt verlaagd, wordt schade aan warmtegevoelige componenten tot een minimum beperkt.
Stoomdestillatie is de geprefereerde methode om etherische oliën te isoleren. Het wordt ook gebruikt voor "stoomstrippen" in aardolieraffinaderijen en voor het scheiden van commercieel belangrijke organische verbindingen, zoals vetzuren.