De manière courante, il existe trois moyens d'extraire des huiles essentielles de végétaux. Certaines parties de plantes, telles que les peaux des agrumes, se prêteront à un procédé de pression à froid. D'autres substances ne peuvent être extraites de la plante que par l'utilisation de solvants. Majoritairement, pour les huiles les plus courantes, on utilise une méthode de distillation à la vapeur d'eau.

L'entraînement à la vapeur d'eau ou hydrodistillation est l'un des procédés d'extraction ou de séparation de certaines substances organiques les plus anciens, apporté par les Arabes au IXe siècle. Cette technique était déjà connue par les Grecs antiques, et remonte vraisemblablement aux Egyptiens, aux alentours de 3500 av. JC.

Cette opération s'accomplit dans un alambic. La méthode est basée sur l'existence d'un azéotrope de température d'ébullition inférieure aux points d’ébullition des deux composés purs pris séparément.

Le but est d'entraîner avec la vapeur d'eau les constituants volatils des produits bruts. La vapeur détruit la structure des cellules végétales, libère les molécules contenues et entraîne les plus volatiles en les séparant du substrat cellulosique. La vapeur, chargée de l'essence de la matière première distillée, se condense dans le serpentin de l'alambic avant d'être récupérée dans un essencier (vase de décantation pour les huiles essentielles).

Les parties insolubles dans l'eau de condensation sont décantées pour donner l'huile surnageante (ou huile essentielle). La partie contenant les composés hydrosolubles est appelée eau de distillation (ou hydrolat). On recueille alors un mélange de composition définie de ces deux produits.

Par rapport aux premières distillations, peu de progrès ont été effectués pour augmenter la quantité d'huile récoltée, comparée aux énormes quantités de végétaux nécessaires à son extraction.

Cependant, des méthodes de laboratoire permettent aujourd'hui de contrôler la qualité de l'huile produite et sa composition exacte en constituants actifs.

La méthode la plus souvent citée est la chromatographie en phase gazeuse qui permet de séparer les différentes molécules présentes dans l'huile, afin de permettre une identification de ses dernières par spectrométrie de masse.