冷凝法是利用各種烴類VOCs在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸氣壓，通過降低溫度或增加壓力，使有些有機物首先凝結出來。汽油等輕質油品由原油加熱蒸餾而得到，通常其初餾點為40-60℃，終餾點為180-205(加工工藝不同，終餾點也有所不同)，因此只要將油氣降溫到初餾點以下，就有可能從氣態返回液態。
冷凝裝置的冷凝溫度需要根據揮發氣的成分、要求的回收率及后外排尾氣中的殘存油氣濃度來確定。它是直接冷凝油氣回收處理工藝的典型代表，目前世界各地約有500套投入使用，該裝置按預冷、機械制冷、液氮制冷等步驟來達到不同的回收率。
預冷器是一單級冷卻裝置，進入的油氣溫度可從環境溫度下降到4℃左右，油氣混合物中的大部分水蒸氣凝結為水從而使進入低溫冷凝器的氣態混合物狀態均一化，減少回收裝置的運行能耗。機械制冷使可使大部分油氣冷凝成為液體回收，單級機械制冷裝置的工作溫度范圍從-35-10℃；串聯機械制冷裝置壓縮由淺冷和深冷兩級組成，其工作溫度為-73--40℃。若需要更冷的冷卻溫度，則可在機械制冷之后連接液氮冷卻，工作溫度可到-184℃，這樣可使油氣回收率達到99%。
雖然直接冷凝法在理論上可達到很高的凈化程度，但當其濃度較低時，需采取冷凍而使得運行成本大大提高，但是該法可作為凈化烴類VOCs的預處理。
冷凝法是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質，采用降低系統溫度或提高系統壓力，使處于蒸汽狀態的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。
冷凝過程可在恒定溫度的條件下用提高壓力的辦法來實現，也可在恒定壓力的條件下用降低溫度的辦法來實現，一般多采用后者。
利用冷凝的辦法，能使廢氣得到很高程度的凈化，但是高的凈化要求，往往是室溫下的冷卻水所不能達到的。凈化要求愈高，所需冷卻的溫度愈低，必要時還得增大壓力，這樣就會增加處理的難度和費用。因而，冷凝法往往與吸附、燃燒和其它凈化手段聯合使用，以回收有價值的產品。
