โทลูอีนได้มาจากน้ำมันดินและปิโตรเลียม โดยพบในน้ำมันเบนซินและตัวทำละลายปิโตรเลียมหลายชนิด โทลูอีนใช้ในการผลิตไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) โทลูอีนไดไอโซไซยาเนต และเบนซิน นอกจากนี้ยังใช้เป็นส่วนผสมของสีย้อม ยา และผงซักฟอก และยังเป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมสำหรับยาง สี สารเคลือบ และน้ำมันอีกด้วย

โทลูอีนมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียม โดยมีการใช้งานประมาณ 6 ล้านตันต่อปีในสหรัฐอเมริกาและ 16 ล้านตันทั่วโลก การใช้งานหลักของโทลูอีนคือเป็นตัวเพิ่มค่าออกเทนในน้ำมันเบนซิน โทลูอีนมีค่าออกเทน 114 โทลูอีนเป็นสารประกอบอะโรมาติกหลักหนึ่งในสี่ชนิด ร่วมกับเบนซิน ไซลีน และเอทิลเบนซิน ที่ผลิตขึ้นระหว่างการกลั่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำมันเบนซิน สารประกอบทั้งสี่ชนิดนี้เรียกรวมกันว่า BTEX BTEX เป็นองค์ประกอบหลักของน้ำมันเบนซิน โดยคิดเป็นประมาณ 18% ตามน้ำหนักของส่วนผสมทั่วไป แม้ว่าสัดส่วนของสารอะโรมาติกจะแตกต่างกันเพื่อผลิตส่วนผสมต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการทางภูมิศาสตร์และฤดูกาล แต่โทลูอีนก็เป็นองค์ประกอบหลักอย่างหนึ่ง น้ำมันเบนซินทั่วไปมีโทลูอีนประมาณ 5% ตามน้ำหนัก
โทลูอีนเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ โทลูอีนใช้ในการผลิตไดไอโซไซยาเนต ไอโซไซยาเนตมีหมู่ฟังก์ชัน ?N = C = O และไดไอโซไซยาเนตมีหมู่ฟังก์ชันนี้ 2 หมู่ ไดไอโซไซยาเนตหลัก 2 หมู่คือ โทลูอีน 2,4-ไดไอโซไซยาเนต และโทลูอีน 2,6-ไดไอโซไซยาเนต ปริมาณการผลิตไดไอโซไซยาเนตในอเมริกาเหนืออยู่ที่เกือบพันล้านปอนด์ต่อปี โทลูอีนไดไอโซไซยาเนตมากกว่า 90% ถูกใช้ในการผลิตโฟมโพลียูรีเทน ไดไอโซไซยาเนตใช้เป็นวัสดุเติมที่ยืดหยุ่นได้สำหรับเฟอร์นิเจอร์ เครื่องนอน และเบาะรองนั่ง ในรูปแบบแข็ง โทลูอีนใช้เป็นฉนวน เคลือบเปลือกแข็ง วัสดุก่อสร้าง ชิ้นส่วนรถยนต์ และล้อโรลเลอร์สเกต

ในการผลิตกรดเบนโซอิก เบนซัลดีไฮด์ วัตถุระเบิด สีย้อม และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย เป็นตัวทำละลายสำหรับสี แล็กเกอร์ หมากฝรั่ง เรซิน ทินเนอร์สำหรับหมึก น้ำหอม สีย้อม ในการสกัดสารต่างๆ จากพืช เป็นสารเติมแต่งน้ำมันเบนซิน