二甲苯進行側鏈氯化得到的一氯芐；二氯芐和三氯芐，包括它們的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也從苯甲酸光氣化得到），在醫藥；農藥；染料，特別是香料合成中應用廣泛。甲苯的環氯化產物是農藥；醫藥；染料的中間體。
二甲苯及苯衍生物經磺化制得的中間體，包括對甲苯磺酸及其鈉鹽；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑，化肥防結塊添加劑；有機顏料；醫藥；染料的生產。甲苯硝化制得大量的中間體。可衍生得到很多終產品，其中在聚氨酯制品；染料和有機顏料；橡膠助劑；醫藥；炸藥等方面為重要。
二甲苯性質與甲苯基本相同，二甲苯揮發速度適中，低于甲苯，毒性小于甲苯。二甲苯可以溶解油脂、蠟質、部分樹脂等，是一種被廣泛使用的稀釋劑和溶劑，聚酯漆可使用二甲苯進行稀釋。洗衣店配置二甲苯常用來去除油類污潰和皮革涂飾用稀釋劑。
