Az o-xilol fontos aromás szénhidrogén nyersanyag, amelyet széles körben használnak a vegyiparban. Legjelentősebb alkalmazása ftálsavanhidrid előállítása katalitikus oxidációval. A ftálsavanhidrid a lágyítószerek, alkidgyanták és telítetlen poliésztergyanták gyártásának kulcsfontosságú köztes terméke, amelyeket nagyrészt PVC-műanyagokhoz, bevonatokhoz és üvegszállal megerősített termékekhez adnak a rugalmasság és a tartósság javítása érdekében.
Emellett az o-xilol magas forráspontú ipari oldószerként is alkalmazható. Oldja a gumit, gyantákat, olajokat és számos szerves anyagot, ezért gyakran használják nyomdafestékekben, hígítókban, ragasztókban és tisztítószerekben.
Kiindulási anyagként is szolgál különféle finom vegyszerek, köztük színezékek, peszticidek, gyógyszerészeti köztitermékek és parfüm-adalékanyagok szintetizálásához. Ezenkívül ez a vegyület benzinbe is keverhető az üzemanyag oktánszámának növelése érdekében. Széles körű downstream fogyasztása miatt az o-xilol alapvető helyet foglal el az aromás anyagokkal kapcsolatos ipari láncokban.