凱氏定氮的本質是一種蒸餾分離。蒸餾是分離兩種或兩種以上沸點相差較大的液體的常用方法,液體的分子由于分子運動有從表面逸出的傾向,這種傾向隨著溫度的升高而增大,即液體在一定溫度下,具有一定的蒸汽壓,當其溫度達到沸點時,也即液體的蒸氣壓等于外壓時(達到飽和蒸氣壓)就有大量氣泡從液體內部逸出,即液體沸騰。一種物質在不同溫度下的飽和蒸氣壓變化是蒸餾分離的基礎。將液體加熱至沸騰,使液體變為蒸氣,然后使蒸氣冷卻再凝結為液體,這兩個過程的聯合操作稱為蒸餾。蒸餾可將易揮發和不易揮發的物質分離開來,也可將沸點不同的液體混合物分離開來。
由于凱氏定氮法的本質是水蒸氣蒸餾分離,所以也就決定了其應用范圍很廣,其他所有的蒸餾分離都可以用此儀器來實現分離操作。例如,硝基氮、亞硝基氮、氨基氮、揮發性鹽基氮、非蛋白氮、氰化物、揮發酸、二氧化硫、亞硝胺、酒精、甲醛、酚等的檢測時,都需要先用蒸餾法把相應成分蒸餾分離出來,然后再上色譜光譜等儀器測量。