o-Xylén je dôležitá aromatická uhľovodíková surovina široko používaná v chemickom priemysle. Jeho najvýznamnejšou aplikáciou je výroba anhydridu kyseliny ftalovej prostredníctvom katalytickej oxidácie. Anhydrid kyseliny ftalovej je kľúčovým medziproduktom na výrobu zmäkčovadiel, alkydových živíc a nenasýtených polyesterových živíc, ktoré sa vo veľkej miere pridávajú do PVC plastov, náterov a výrobkov vystužených sklenenými vláknami na zlepšenie flexibility a trvanlivosti.
Okrem toho možno o-xylén použiť ako priemyselné rozpúšťadlo s vysokou teplotou varu. Rozpúšťa gumu, živice, oleje a mnohé organické látky, preto sa často používa v tlačiarenských farbách, riedidlách farieb, lepidlách a čistiacich prostriedkoch.
Slúži tiež ako východiskový materiál pre syntézu rôznych čistých chemikálií vrátane farbív, pesticídov, farmaceutických medziproduktov a parfumových prísad. Okrem toho môže byť táto zlúčenina primiešaná do benzínu na zvýšenie oktánového čísla paliva. O-xylén má vďaka svojej rozsiahlej následnej spotrebe zásadnú pozíciu v priemyselných reťazcoch súvisiacich s aromatickými látkami.