物理分餾

也稱質量分餾，同位素之間由質量引起的一系列物理性質的微小的差別，如密度、熔點、沸點等使之在蒸發、凝聚、升華擴散等自然物理過程中發生輕重同位素的分異。

經過蒸發凝聚循環，H2O富集在蒸氣相中，D20更多地殘留於水體中。經過多次物理分餾，在一些地區（如高緯度地區）大氣降水中將形成最輕的水。由於地球重力作用會引起輕重同位素分子的擴散分異。