Toluen jest pochodną smoły węglowej oraz ropy naftowej. Występuje w benzynie i wielu rozpuszczalnikach ropopochodnych. Toluen jest używany do produkcji trinitrotoluenu (TNT), diizocyjanianu toluenu i benzenu; jako składnik barwników, leków i detergentów; oraz jako rozpuszczalnik przemysłowy do gumy, farb, powłok i olejów.

Toluen ma liczne zastosowania w przemyśle chemicznym i naftowym, z około 6 milionami ton rocznie w Stanach Zjednoczonych i 16 milionami ton na całym świecie. Głównym zastosowaniem toluenu jest zwiększenie liczby oktanowej benzyny. Toluen ma liczbę oktanową 114. Toluen jest jednym z czterech głównych związków aromatycznych, obok benzenu, ksylenu i etylobenzenu, które są wytwarzane podczas rafinacji w celu poprawy wydajności benzyny. Łącznie te cztery związki są określane skrótem BTEX. BTEX jest głównym składnikiem benzyny, stanowiąc około 18% masy typowej mieszanki. Chociaż proporcje związków aromatycznych są zróżnicowane w celu uzyskania różnych mieszanek spełniających wymagania geograficzne i sezonowe, toluen jest jednym z głównych składników. Typowa benzyna zawiera około 5% masy toluenu.
Toluen jest podstawowym surowcem do produkcji różnych związków organicznych. Służy do produkcji diizocyjanianów. Izocyjaniany zawierają grupę funkcyjną ?N = C = O, a diizocyjaniany zawierają dwie z nich. Dwa główne diizocyjaniany to 2,4-diizocyjanian toluenu i 2,6-diizocyjanian toluenu. Produkcja diizocyjanianów w Ameryce Północnej wynosi blisko miliard funtów rocznie. Ponad 90% produkcji toluenu diizocyjanianu jest wykorzystywane do produkcji pianek poliuretanowych. Te ostatnie są wykorzystywane jako elastyczne wypełnienie mebli, pościeli i poduszek. W postaci sztywnej jest stosowany do izolacji, twardych powłok, materiałów budowlanych, części samochodowych i kółek do rolek.

Do produkcji kwasu benzoesowego, benzaldehydu, materiałów wybuchowych, barwników i wielu innych związków organicznych; jako rozpuszczalnik farb, lakierów, gum, żywic; rozcieńczalnik do tuszy, perfum, barwników; do ekstrakcji różnych składników z roślin; jako dodatek do benzyny.