Stoomdestillatie is een scheidingsproces dat wordt gebruikt voor het zuiveren of isoleren van temperatuurgevoelige materialen, zoals natuurlijke aromatische verbindingen. Stoom of water wordt aan het destillatieapparaat toegevoegd, waardoor de kookpunten van de verbindingen worden verlaagd. Het doel is om de componenten te verwarmen en te scheiden bij temperaturen onder hun afbraakpunt.
Het voordeel van stoomdestillatie ten opzichte van eenvoudige destillatie is dat het lagere kookpunt de ontleding 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 meestal niet mengbaar zijn, bestaat de resulterende vloeistof in het algemeen uit twee fasen: water en het organische destillaat. Decanteren of partitioneren kan worden gebruikt om de twee lagen te scheiden om het gezuiverde organische materiaal te verkrijgen.
Wanneer een mengsel van twee niet-mengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld water en organische stoffen) wordt verwarmd en geroerd, oefent het oppervlak van elke vloeistof zijn eigen dampdruk uit alsof de andere component van het mengsel afwezig was. Aldus stijgt de dampdruk van het systeem als een functie van 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. Omdat de kooktemperatuur wordt verlaagd, wordt schade aan warmtegevoelige componenten tot een minimum beperkt.
Stoomdestillatie is de voorkeursmethode die wordt gebruikt om etherische oliën te isoleren. Het wordt ook gebruikt voor het "strippen van stoom" in aardolieraffinaderijen en voor het scheiden van commercieel belangrijke organische verbindingen, zoals vetzuren.