陸生植物體內的水分以蒸氣狀態向大氣散發(蒸發)的過程。它通過植物地上部的表皮，主要是其上的氣孔（器）進行。組成氣孔的保衛細胞響應植物體內外條件變化而運動，使氣孔開閉，從而引起水蒸氣擴散阻力的變化。因此蒸騰作用實質上是生理調節（氣孔運動）下的物理過程（蒸發）。
部位 水分可以從植物體與空氣接觸的任何表面蒸發。藻類的水分可從整個表面蒸發。維管植物的葉表皮除氣孔以外的表面被角質層覆蓋。。氣孔與角質層對水蒸氣的導性（或其倒數阻力）大小相同，水分散失的速率也大不相同。蒸騰作用可按其發生的部位分為氣孔蒸騰、角質層蒸騰和周皮蒸騰。氣孔在葉表皮上所占的相對面積（1％左右）雖然很小，但單位葉面積上數目多、間隔小，所以在氣孔開張時擴散阻力不大。氣孔內側的葉肉細胞表面透水性好，海綿組織的細胞排列松散，空隙多，表面積大，水分擴散的阻力更小，所以氣孔蒸騰最為重要。角質層富含蠟質，對水分通過的阻力極大；角質膜上有極性小孔，可容許水分通過。當水分多時或pH值高時，單位面積膜上極性小孔數目增多，膜的透性略為增高。周皮蒸騰是木本植物通過莖表面覆蓋著的周皮層進行的蒸騰。周皮層已木栓化，透水性很差；隻有不多的皮孔和裂隙可允許水蒸氣通過。
動力和阻力 蒸騰作用中水分自葉面散失的直接推動力，是葉細胞（主要是葉肉細胞）表面水分的蒸發和水蒸氣向大氣的擴散。因為擴散是雙向的，所以凈的推動力是葉細胞表面與大氣間蒸氣壓（分別為el與ea）或水蒸氣濃度（分別為Cl與Ca）之差。一般葉水勢變化對蒸氣壓影響不大，el總是接近水在葉溫(Tl)下的飽和蒸氣壓。而el則是大氣溫度(Ta)下的飽和蒸氣壓乘以相對濕度。 當葉溫和氣溫相等時，el–ea就是飽和差。由於飽和蒸氣壓是溫度的指數函數，相對濕度相同，高溫下的飽和差比低溫下大。
蒸發需求強而植物根系吸水不足以滿足蒸騰需要時，葉片內水勢下降。這對葉肉細胞表面蒸氣壓影響不大，卻使氣孔收縮以至關閉，因而提高氣孔阻力ra的作用，並顯著降低蒸騰速率。
氣孔的構造和開張度對光強、水分狀況的響應，因植物種類而異，因而rs與環境因子的關系也各不相同。葉表面有無絨毛既影響邊界層厚度，也影響光的吸收，從而影響葉溫。熱帶沙生植物有多種適應幹旱、節約用水的形態、生理特點。
各種環境和植物內部因子之間，還有許多交互作用和反饋作用，對蒸騰速率的影響極為復雜，例如凡是增加水蒸氣擴散阻力的因素，在使蒸騰速率下降的同時，也使葉溫(T)上升，從而提高ea(T)，增加蒸騰的動力。
蒸騰效率 植物適應於吸收光能和大氣中稀薄的CO2(約為萬分之三)的需要，演化出扁而薄的葉片，並有數目眾多的氣孔，便於CO2的吸收，但同時也就便於水分的散失。每形成1克幹物質所消耗的水的克數稱為蒸騰系數，或蒸騰比。其數值一般植物為125～1 000，其中三碳的禾谷類作物多在500～650，豆科植物為700～800；四碳植物、溫帶落葉樹及針葉樹較低，約為200～350；景天科酸代謝(CAM)植物最低，僅50～100。蒸騰系數的倒數是蒸騰效率，或稱水分利用效率，即消耗單位重量的水所能生產的幹物質重量的單位數。 因其數值常在1％以下，所以有時用每升水所形成的幹物質克數(g/L)表示，其數值除CAM植物超過10g/L以外，多在1～8g/L。
研究的意義與方法 幹旱、半幹旱地區農業生產中水的供應是影響產量的主要因素。蒸騰速率的估測對瞭解植物需水量和水的利用效率有很大意義。對自然植被蒸騰特性的測定，為瞭解植物種的分佈和對幹旱條件的適應，提供重要的知識。測定蒸騰速率的方法，按測定技術分，有測定失水速率的重量法和容量法，和測定空氣中水分因蒸騰而增加的數量的濕度計法（濕敏電阻法、紅外線分析儀法、幹燥劑吸水增重法等）；按測定對象分，有測定葉片上小面積的蒸騰速率的氣孔計法，測定單枝經毛細管吸水速率的方法，以及測定整片植物群體及土壤的騰發速率的騰發計（或稱蒸散計）法。還有利用空氣動力學原理測定植物群體上方濕度剖面，結合風速剖面或熱平衡數據計算群體騰發速率的微氣象學方法。對單葉蒸騰速率的測定可用於研究蒸騰受生理狀況和環境條件的影響，但用於估算田間作物的耗水量時，還須考慮群體內各層葉片微氣象條件的不同。