二甲苯的化学性质与苯有相似之处,如苯环上发生取代反应(卤化、硝化、磺化等);也有不同的一面,如受酸性KMnO4溶液氧化,甲基转化成羧基
对二甲苯用于生产对苯二甲酸,是聚酯纤维和工程塑料(PBT)的原料。邻二甲苯是生产苯酐的主要原料。二甲苯除从煤焦油获得少量外,大部分是由催化重整的轻汽油经分馏而得。