偏三甲苯是一種重要的基本有機化工原料，具有廣泛的套用。其主要用途包括：
合成偏苯三酸酐（偏酐）。這是偏三甲苯最重要的用途之一，偏苯三酸酐可進一步用於生產增塑劑、粉末塗料、高檔汽車漆、絕緣材料、膠粘劑、表面活性劑、潤滑油等多種高附加值的精細化工產品。
異構化生產均三甲苯。均三甲苯是一種重要的中間體，可用於合成均三甲基苯胺等，廣泛套用於染料、醫藥、特種膠粘劑和農藥等領域。
作為特種溶劑。由於其高溶解力和低揮發性，偏三甲苯被用作高檔油漆和科學研究的溶劑。
生產醫藥中間體。如用於合成維生素E等。
生產高性能合成材料。如用於合成某些類型的樹脂和特種漆。
此外，偏三甲苯還用於生產增塑劑、高檔汽車漆、特種漆等。