现在的气体分离大多数是根据空气中不同组分的熔沸点（主要是沸点）不同。
比如氮气和氧气的沸点分别为－196℃和－183℃，就可以先把温度降到－183℃，氧气液化，与其他成分分离开。
这种物理方法仅用于工业粗略分离这些沸点较高的成分。要想分离出稀有气体，还需要结合多种化学方法。
通过化学反应把其他成分吸收掉，或者把要分离出来的气体先吸收出来再从对应化合物中分离释放出来。
现代空气分离技术的核心的低温加压精馏。
利用氧、氮、氩在相同压力下的沸点不同，从而达到分离的目的。
同时，以空分为基础，还可以进行氪氙、氦氖的分离。
另外一个核心是深冷技术。空分精馏塔中制冷用的设备为膨胀机，通过等熵膨胀制冷，维持最低-196℃，产出液氧、液氮、液氩等低温产品。
