低温蒸馏多效工艺在一系列压力递减的蒸发室中进行，每个蒸发室内安装有一系列蒸发管束，蒸发管束具有优良的传热性能和一定的机械强度。系统中，往第一效蒸发管中通入来自外部热源的蒸汽；海水从蒸馏系统的右边进入，被最后一效中生成的蒸汽预热后一部分作为蒸馏系统的补充水。
进入低温蒸馏系统的海水从每一效的顶部喷洒到内部的蒸发管束上，在重力的作用下沿蒸发管的表面从上而下流动并不断从蒸发管表面吸收热量而部分蒸发生成蒸汽，同时蒸发管内部的蒸汽放热冷凝生成淡水被收集。
在低温蒸馏系统上一效中生成的二次蒸汽经除雾器去除盐类物质后进入到下一效的蒸发管中，直接作为下一效蒸发管的加热蒸汽。沿蒸汽传输方向，效室内的压力和温度逐渐下降，这样，蒸发、冷凝在各效就会重复进行，只有在第一效蒸发管中冷凝的淡水回流至蒸汽发生器，其余各效即成为产品水。
通过控制蒸发室内的压力，实现了海水在较低温度条件下的蒸发和冷凝循环，大大减弱了设备的结垢和腐蚀问题，运行寿命长、维护量少，而且使得应用廉价传热材料的可能性大大增加。
由于冷凝过程完全发生在蒸发管内部，系统受海水水质的影响非常小。在较低的温度条件下，海水中的杂质几乎不发生相变，主要利用低压蒸汽或者是发电厂的余热，这也使得其能够利用多种低位热能而具备节能的特色。
根据低温蒸馏系统规模、蒸发室个数以及蒸发管的传热效率的不同，造水比为八比十五，其运行负荷可以是设计负荷的百分之四十至百分之一百一而保持造水比不变，这种操作弹性是一个重要优势，如果因某种原因蒸汽量减少或者增大，对其运行影响并不大。
