膜蒸餾（membrane distillation，簡稱MD）是一種采用疏水微孔膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力的膜分離過程，可用于水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發性物質。例如當不同溫度的水溶液被疏水微孔膜分隔開時，由于膜的疏水性，兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，但由于暖側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高于冷側，水蒸汽就會透過膜孔從暖側進入冷側而冷凝，這與常規蒸餾中的蒸發、傳質、冷凝過程十分相似，所以稱其為膜蒸餾過程。

膜蒸餾技術可用于集成酸堿濃縮設備，蒸發設備，物流濃縮設備，以降低設備投資，減小設備占地。