โทลูอีนสกัดได้จากน้ำมันดินและน้ำมันปิโตรเลียม พบในน้ำมันเบนซินและตัวทำละลายปิโตรเลียมหลายชนิด โทลูอีนใช้ในการผลิตไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) โทลูอีนไดไอโซไซยาเนต และเบนซิน เป็นส่วนผสมสำหรับสีย้อม ยา และผงซักฟอก และเป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมยาง สี สารเคลือบ และน้ำมัน

โทลูอีนมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียม โดยมีการใช้งานประมาณ 6 ล้านตันต่อปีในสหรัฐอเมริกา และ 16 ล้านตันทั่วโลก การใช้งานหลักของโทลูอีนคือเป็นตัวเพิ่มค่าออกเทนในน้ำมันเบนซิน โทลูอีนมีค่าออกเทน 114 โทลูอีนเป็นหนึ่งในสี่สารประกอบอะโรมาติกหลัก นอกเหนือจากเบนซิน ไซลีน และเอทิลเบนซีน ที่เกิดขึ้นระหว่างการกลั่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของน้ำมันเบนซิน สารประกอบทั้งสี่นี้เรียกย่อๆ ว่า BTEX BTEX เป็นองค์ประกอบหลักของน้ำมันเบนซิน โดยมีสัดส่วนประมาณ 18% โดยน้ำหนักของส่วนผสมทั่วไป แม้ว่าสัดส่วนของอะโรมาติกจะแตกต่างกันไปเพื่อผลิตส่วนผสมที่แตกต่างกันตามความต้องการทางภูมิศาสตร์และฤดูกาล แต่โทลูอีนก็เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลัก น้ำมันเบนซินทั่วไปมีโทลูอีนประมาณ 5% โดยน้ำหนัก
โทลูอีนเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด โทลูอีนถูกใช้ในการผลิตไดไอโซไซยาเนต ไอโซไซยาเนตมีหมู่ฟังก์ชัน ?N = C = O และไดไอโซไซยาเนตมีหมู่ฟังก์ชันนี้อยู่สองหมู่ ไดไอโซไซยาเนตหลักสองชนิดคือ โทลูอีน 2,4-ไดไอโซไซยาเนต และ โทลูอีน 2,6-ไดไอโซไซยาเนต ปริมาณการผลิตไดไอโซไซยาเนตในอเมริกาเหนือมีมูลค่าเกือบหนึ่งพันล้านปอนด์ต่อปี โทลูอีนไดไอโซไซยาเนตมากกว่า 90% ถูกใช้ในการผลิตโฟมโพลียูรีเทน โทลูอีนไดไอโซไซยาเนตใช้เป็นวัสดุเติมแต่งแบบยืดหยุ่นในเฟอร์นิเจอร์ เครื่องนอน และเบาะ ในรูปแบบแข็ง โทลูอีนไดไอโซไซยาเนตถูกใช้เป็นฉนวน สารเคลือบผิวเปลือกแข็ง วัสดุก่อสร้าง ชิ้นส่วนรถยนต์ และล้อโรลเลอร์สเกต

ในการผลิตกรดเบนโซอิก เบนซัลดีไฮด์ สารระเบิด สีย้อม และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย เป็นตัวทำละลายสำหรับสี แล็กเกอร์ หมากฝรั่ง เรซิน ทินเนอร์สำหรับหมึกพิมพ์ น้ำหอม สีย้อม ในการสกัดสารต่างๆ จากพืช เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันเบนซิน