Chlor wird in der chemischen Industrie überwiegend zur Herstellung organischer Produkte eingesetzt, darunter sind auch viele chlorfreie Endprodukte, die über chlorhaltige Zwischenstufen oder mithilfe chlorhaltiger Verbindungen hergestellt werden. Beispielsweise werden Isocyanate, die für Polyurethane eingesetzt werden, durch Umsetzung von Aminen mit Phosgen hergestellt:

$\begin{array}{l}\text{R}\text{–}{\text{NH}}_{\text{2}}{\text{+ COCl}}_{\text{2}}\underset{}{\overset{}{\to }}\text{ R}\text{–}\text{N}\text{=}\text{C=}O+2HCl\\ \text{Amin}\text{ Phosgen}\text{ Isocyanat}\end{array}$

Damit ist die Chlorchemie in der BRD direkt oder indirekt zu 50 – 60 % am Chemieumsatz beteiligt.
Aus Chlor werden wichtige anorganische Verbindungen wie Salzsäure, Chloride, Hypochlorite, Chlorate und Chlorkalk (Bleichkalk) hergestellt. Weitere Verwendung findet Chlor als Oxidationsmittel, Bleichmittel, zur Desinfektion von Trinkwasser und Badewasser in Bädern sowie beim Entzinnen von Weißblech.
Wichtige organische Verbindungen, die Chlor enthalten, sind z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Phosgen (Carbonylchlorid – COCl2), Trichlormethan (Chloroform), Tetrachlormethan und verschiedene Insektizide und Pestizide. Chlorfreie Produkte, zu deren Herstellung Chlor verwendet wird, sind z. B. ungesättigte Verbindungen, die sich durch Eliminierung von Chlorwasserstoff herstellen lassen.

$\begin{array}{l}\text{Beispiel:}\\ \text{R}\text{–}{\text{CH}}_{\text{2}}\text{–}{\text{CH}}_{\text{2}}\text{–}\text{R’ }\underset{\text{– HCl}}{\overset{\text{+}{\text{Cl}}_{\text{2}}}{\to }}\text{R}\text{–}\text{CHCl}\text{–}{\text{CH}}_{\text{2}}\text{–}\text{R’ }\underset{}{\overset{\text{– HCl}}{\to }}\text{ R}\text{–}\text{CH}\text{=}\text{CH}\text{–}\text{R’}\\ \text{Alkan}\text{Chloralkan}\text{Alken}\end{array}$