Hỗn hợp nguyên liệu F được đưa vào tháp ở một vị trí thích hợp nào đó (chính là đĩa nạp liệu ) trong tháp hình thành 2 dòng: dòng hơi đi từ dưới lên, dòng lỏng đi từ trên xuống, nồng độ của các cấu tử này thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ.
Giả sử tại một đĩa chất lỏng có nồng độ cấu tử dễ bay hơi là X1, hơi bốc lên từ đĩa đó có nồng độ cấu tử dễ bay hơi là Y1, theo định luật Knovalor thì Y1> X1, hơi Y1 qua các lỗ đi lên 2 đĩa tiếp xúc với chất lỏng ở đó, nhiệt độ ở đĩa 2 này thấp hơn nhiệt đọ ở đĩa 1 cho nên phần hơi Y1 được ngưng tụ lại, đó nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong chất lỏng ở đĩa 2 này là X2> X1. Hơi bốc lên từ đĩa 2 này có nồng độ cấu tử dễ bay hơi là Y2> X2 đi lên đĩa 3, nhiệt độ ở đĩa 3 thấp hơn nhiệt độ ở đĩa 2, hơi ngưng tụ một phần ở đó, do đó chất lỏng ngưng tụ trên đĩa 3 có nồng độ cấu tử dễ bay hơi X3> X2. Như vâytrên mỗi đĩa xảy ra quá trình truyền chất giữa pha lỏng và pha hơi, một phần cấu tử dễ bay hơi truyền từ pha vào pha hơi và một phần ít hơn truyền từ pha hơi vào pha lỏng. Quá trình bốc hơi và ngưng tụ lặp lại nhiều lần cuối cùng trên đỉnh tháp thu được cấu tử dễ bay hơi và đáy tháp thu được cấu tử khó bay hơi có nồng độ cao.
Để tăng cường sự trao đổi chất giữa dòng lỏng và dòng hơi, người ta luôn lấy một phần Distilat lạnh về đỉnh tháp và một phần cặn ra khỏi đáy tháp được hóa hơi trong thiết bị tái đun và hồi lưu về đáy tháp.
Dòng hồi lưu ngoài là dòng hồi lưu chảy trở về đỉnh tháp từ thiết bị ngưng tụ ở đỉnh tháp, dòng hồi lưu ngoài có nhiệt độ thấp hơn nhiều nhiệt độ ở đỉnh tháp nên còn được gọi là dòng hồi lưu lạnh.
Dòng hồi lưu trong là dòng hồi lưu chảy trong tháp chưng cất, nó có nhiệt độ thay đổi theo từng đĩa ở trong tháp chưng cất và luôn ở trong trạng thái sôi. Chính vì thế nó được gọi là dòng hồi lưu nóng, trong một số trường hợp người ta tạo ra nó cách dẫn một dòng nguyên liệu lạnh nhờ ống dẫn kín vào đỉnh tháp chưng cất.
Trong tháp chưng cất người ta còn thực hiện hồi lưu vòng nhằm đồng đều các dòng trong suốt chiều cao tháp. Trong phương pháp hồi lưu vòng người ta trích một phần dòng lỏng tại đĩa nào đó đem ra ngoài làm lạnh rồi bơm trở lại vào tháp ở vị trí cao hơn đĩa đó một vài đĩa.
Hồi lưu vòng có các tác dụng làm tăng độ phân tách nhưng gây hao phí năng lượng chủ yếu được dùng để giảm lưu lượng dòng hơi đi qua một vùng có liên quan, đặc biệt là trong những trường hợp dòng hơi quá lớn, vì dòng hồi lưu có nhiệt
độ thấp hơn tạo ra sự ngưng tụ một phần hơi đang bay lên. Hồi lưu vòng làm giảm khả năng phân tách, các đĩa nằm trong vùng đó làm việc chủ yếu như thiết bị trao đổi nhiệt, do đó nó làm tăng số đĩa cần có của tháp lên vài đĩa