高壓氮氣深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃） 低于氧氣（-183℃），在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中，液氮比液氧更容易變成氣態(tài)，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態(tài)。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經過反復多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程（該過程稱為低溫精餾過程），在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數和精餾效率。