水は、水素原子・酸素原子・水素原子の順番で連なった化合物である。水素と酸素の電気陰性度には有意な差があるために、酸素原子付近に電子が集まりやすく、水分子は極性をもつ。したがって、同じく極性をもった分子を容易に溶かすことができる上に、溶解度こそ低いものの極性をもたない分子までも溶かしている場合がある。このように多様な物質を溶解する性質をもつので、水は溶媒として優れているとされる。流水には水に不溶な物質を運搬する作用があるうえに、帯電した微粒子などは水に溶けないにもかかわらずなかなか沈殿しない。水には上記のような性質があるので、何らかの操作をして純度を上げない限り、たとえ無色透明に見える湧水や地下水などでも混合物である（水道水も混合物である）。
水の純度を上げる方法は、イオン交換樹脂や逆浸透膜を使用する方法など何通りかある。蒸留という操作をすることによって純度を上げた水が蒸留水である。蒸留水は錬金術の時代から純度の高い水として利用されてきた。蒸留水の製造には専用の蒸留器が使用され、きれいな容器に貯蔵される。
蒸留は水を沸騰させて水蒸気に変える必要がある。水は比熱の大きな物質なので、蒸留には多くのエネルギーが必要である上、供給した水の一部を不純物が濃縮された排水として捨てる必要があり、蒸留器の連続運転も難しい。当初、水の純度を比較的簡単に上げる方法としては蒸留をするしかなかったが、その後様々な手法が開発されたので、現在では比較的コストの高い方法となっている。
海水を飲料水として利用するためにも蒸留を用いる場合がある。飲料水を作るだけなら、海水から自然に蒸発する水を集めるという方法も可能であるが、長い時間がかかり、得られる飲料水の量も限られてしまう。蒸留すれば、自然に蒸発を待つよりは圧倒的に効率よく、短時間で多くの飲料水が得られる。しかし、現在ではもっと効率の良い海水の淡水化装置が開発されているので、海水から飲料水を作るのには、比較的コストの高い方法である。ただし、海水から飲料水を作る程度の蒸留器ならば、比較的簡単に作ることができるという利点はある。また、加熱の際に多くの細菌が死滅するので、衛生的な水が得られる。
仕組み.
ここでは、蒸留をすることによって水の純度が上がる仕組みを解説する。