分级结晶(fractional crystallization)是指在共结晶过程中，不断地将结晶快速分离出来，造成原来溶液中的各组分含量在各级结晶和溶液中发生变化，从而达到浓集微量组分的目的。
以从生硝矿石中提取纯硝酸钠为例。设分级结晶是在120℃与10℃之间进行，则其步骤如下：
(1)用新鲜水在120℃下浸取生硝矿石，得出NaNO3和NaCl都是饱和的溶液，并使此混合溶液与杂质分开；
(2)使清净的混合溶液冷却到10℃，大部分NaNO3结晶出来，使NaNO3结晶与母液分开；
(3)将母液再加热到120℃，使它再次浸取生硝矿石，并得出NaNO3和NaCl的饱和溶液。
步骤(2)与(3)可以重复无数次，直到母液变成过分不洁而后换水的过程。