Tolueen wordt gewonnen uit koolteer en aardolie. Het komt voor in benzine en veel petroleumoplosmiddelen. Tolueen wordt gebruikt voor de productie van trinitrotolueen (TNT), tolueendiisocyanaat en benzeen; als ingrediënt voor kleurstoffen, geneesmiddelen en detergenten; en als industrieel oplosmiddel voor rubber, verf, coatings en oliën.

Tolueen kent talloze toepassingen in de chemische en petroleumindustrie. Jaarlijks wordt er in de Verenigde Staten ongeveer 6 miljoen ton tolueen gebruikt en wereldwijd 16 miljoen ton. Tolueen wordt vooral gebruikt als octaanbooster in benzine. Tolueen heeft een octaangehalte van 114. Tolueen is een van de vier belangrijkste aromatische verbindingen, samen met benzeen, xyleen en ethylbenzeen, die tijdens de raffinage worden geproduceerd om de prestaties van benzine te verbeteren. Gezamenlijk worden deze vier verbindingen afgekort als BTEX. BTEX is een belangrijk bestanddeel van benzine en vormt ongeveer 18% van het gewicht van een typisch mengsel. Hoewel het aandeel aromaten varieert om verschillende mengsels te produceren die voldoen aan geografische en seizoensgebonden eisen, is tolueen een van de belangrijkste componenten. Een typische benzine bevat ongeveer 5% tolueen.
Tolueen is een primaire grondstof voor de productie van diverse organische verbindingen. Het wordt gebruikt voor de productie van diisocyanaten. Isocyanaten bevatten de functionele groep ?N = C = O, en diisocyanaten bevatten er twee. De twee belangrijkste diisocyanaten zijn tolueen-2,4-diisocyanaat en tolueen-2,6-diisocyanaat. De jaarlijkse productie van diisocyanaten in Noord-Amerika bedraagt ​​bijna een miljard pond. Meer dan 90% van de tolueendiisocyanaatproductie wordt gebruikt voor de productie van polyurethaanschuim. Deze laatste worden gebruikt als flexibele vulling in meubels, beddengoed en kussens. In stijve vorm wordt het gebruikt voor isolatie, harde coatings, bouwmaterialen, auto-onderdelen en rolschaatswielen.

Bij de productie van benzoëzuur, benzaldehyde, explosieven, kleurstoffen en vele andere organische verbindingen; als oplosmiddel voor verf, lak, gom en harsen; als verdunner voor inkt, parfum en kleurstoffen; bij het extraheren van diverse stoffen uit planten; als additief voor benzine.