二甲苯是由甲苯和苯的甲基化而被生产。商业或实验室级生产二甲苯，通常产生约含有40-65%的间二甲苯和各高达20%的邻二甲苯，对二甲苯和乙苯。通过专利的方法产生异构体的比率可被移动，以有利于产出高价值的对二甲苯。这些转换是通过沸石催化。[3]
间-二甲苯和对-二甲苯混合馏分（即混二甲苯馏分）同浓硫酸反应，使间-二甲苯发生选择磺化，从而将间-二甲苯和对-二甲苯分离的方法。混二甲苯馏分同浓硫酸接触，在30～35 ℃下，间-二甲苯被选择磺化，生成间-二甲苯磺酸。
对-二甲苯不发生磺化反应。分离得到的间-二甲苯磺酸经水解、中和、精馏，可以得到纯度为95～98%的间-二甲苯。含对-二甲苯的不磺化物经碱中和、结晶，可以得到纯度为95%的对-二甲苯。[4]
将含有间-二甲苯和对-二甲苯的混二甲苯馏分进行共熔结晶（结晶温度为53.1 ℃），得到含对-二甲苯12.5%、间-二甲苯87.5%的共熔物，再通过二次结晶分离这两种产品的方法。经第一次结晶并过滤得到的晶体，即为工业间-二甲苯。滤液进行第二次结晶时，加入适量四氯化碳，它可以与对-二甲苯形成初始结晶温度为-40 ℃的固态络合物，与间-二甲苯形成初始结晶温度为-78 ℃的固态络合物。控制结晶温度，仅使四氯化碳和对-二甲苯结晶。过滤得到的结晶经熔化，用精馏法分离出四氯化碳，得到对-二甲苯。滤液经精馏回收四氯化碳后，得到间-二甲苯。过程中的四氯化碳循环使用。[4]
二甲苯可以分为：
邻二甲苯，苯环上的两个甲基处于邻位。
间二甲苯，苯环上的两个甲基处于间位。
对二甲苯，苯环上的两个甲基处于对位。
以上三者的熔点顺序：对>邻>间。
以上三者的沸点顺序：邻>间>对。[5]