作用与用途甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄；二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药；农药；染料，特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂；有机颜料；医药；染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。

甲苯的化学性质由于甲基的存在，较苯活泼。能在催化剂作用下发生苯环上的取代反应；无催化剂时，在加热情况下，可发生甲基上的取代，如氯化时，生成氯苄。在催化剂存在下加氢，生成甲基环己烷。在催化剂作用下氧化，生成苯甲酸。容易硝化，可生成邻位、对位。与硫酸反应，生成邻位、对位 。在催化剂作用下，能发生歧化反应，生成苯及间二甲苯。

甲苯存在于许多矿物油中，是煤焦油的重要组成，在焦化工业中，由粗苯精制可以得到甲苯，又称焦化甲苯。中国把焦化甲苯按其技术指标分为硝化用甲苯、精甲苯和溶剂用甲苯。

1844年甲苯由法国科学家Henri Etienne Sainte-Claire Deville通过对吐鲁香胶的干馏 制备成功，甲苯的英语 名称toluene也由此而来。1861年，德国化学家约瑟夫·威尔布兰特用甲苯作原料合成了不纯的TNT。1880年， 高纯度TNT也由甲苯制备成功。1891年，德国开发了以甲苯为基础原料的TNT工业制备法，这种方法经过不断改进后至 今仍被使用。