Toluenul este derivat din gudronul de cărbune, precum și din petrol. Se găsește în benzină și în mulți solvenți petrolieri. Toluenul este utilizat pentru a produce trinitrotoluen (TNT), diizocianat de toluen și benzen; ca ingredient pentru coloranți, medicamente și detergenți; și ca solvent industrial pentru cauciuc, vopsele, acoperiri și uleiuri.

Toluenul are numeroase aplicații în industria chimică și petrolieră, cu aproximativ 6 milioane de tone utilizate anual în Statele Unite și 16 milioane de tone utilizate la nivel global. Principala utilizare a toluenului este ca agent de amplificare a cifrei octanice în benzină. Toluenul are o cifră octanică de 114. Toluenul este unul dintre cei patru compuși aromatici principali, alături de benzen, xilen și etilbenzen, care sunt produși în timpul rafinării pentru a îmbunătăți performanța benzinei. Colectiv, acești patru compuși sunt abreviați ca BTEX. BTEX este o componentă majoră a benzinei, formând aproximativ 18% în greutate dintr-un amestec tipic. Deși proporția de compuși aromatici este variată pentru a produce diferite amestecuri care să satisfacă cerințele geografice și sezoniere, toluenul este una dintre componentele principale. O benzină tipică conține aproximativ 5% toluen în greutate.
Toluenul este o materie primă principală utilizată pentru a produce diverși compuși organici. Este utilizat pentru a produce diizocianați. Izocianații conțin gruparea funcțională -N = C = O, iar diizocianații conțin două dintre acestea. Cei doi diizocianați principali sunt toluen 2,4-diizocianat și toluen 2,6-diizocianat. Producția de diizocianați în America de Nord este de aproape un miliard de lire sterline anual. Peste 90% din producția de toluen diizocianat este utilizată pentru fabricarea spumelor poliuretanice. Acestea din urmă sunt utilizate ca materiale flexibile de umplutură pentru mobilier, lenjerie de pat și perne. În formă rigidă, este utilizat pentru izolații, acoperiri cu carcasă dură, materiale de construcție, piese auto și roți de patine cu role.

În fabricarea acidului benzoic, benzaldehidei, explozibililor, coloranților și multor altor compuși organici; ca solvent pentru vopsele, lacuri, gume, rășini; diluant pentru cerneluri, parfumuri, coloranți; în extracția diferitelor principii din plante; ca aditiv pentru benzină.