Petrokemijska industrija je grupa tvrtki koje proizvode organske spojeve iz nafte i drugih vrsta fosilnih goriva. Petrokemijski proizvodi se koriste za izradu robe kao što su plastika, kozmetika, maziva i boje. To se razlikuje od naftne industrije, koja proizvodi gorivo koje se koristi za energiju, transport i grijanje. Petrokemijska proizvodnja ključna je komponenta u gotovo svim svjetskim proizvodnim procesima. Dok su SAD i Zapadna Europa najveća središta petrokemijske proizvodnje od kraja Drugog svjetskog rata, zemlje na Bliskom istoku i Aziji također su razvile centre za rafiniranje i preradu kako bi podržale vlastitu proizvodnju.
Kao što naziv implicira, petrokemikalije se najčešće proizvode iz nafte, iako se spojevi također mogu rafinirati iz drugih fosilnih goriva kao što su ugljen i prirodni plin. U nekim područjima petrokemikalije se također proizvode od šećerne trske, kukuruza i drugih organskih poljoprivrednih izvora. To se često radi u zemljama koje imaju malo izvora fosilnih goriva, ali imaju prostora za poljoprivredu velikih razmjera. Petrokemijska proizvodnja zauzima oko 5 posto godišnje opskrbe naftom i plinom, što potiče istraživanje alternativnih obnovljivih izvora s manje promjenjivim cijenama.
Proces proizvodnje obično počinje u rafineriji gdje se sirova fosilna goriva odvajaju na lakše komponente koje se koriste za gorivo i petrokemikalije. Industrija uzima te rafinirane proizvode i prerađuje ih u razne petrokemikalije, kao što su etilen, propilen, butadien, benzen, toluen, ksilen i sintetski plin. Ovaj proces je poznat kao krekiranje i može se izvesti s toplinskim ili kemijskim katalizatorima. Ti se proizvodi zatim koriste za proizvodnju robe za potrošače i druge industrije.
Petrokemijska proizvodnja može biti opasan proces s obzirom na visoke temperature i uključene hlapive spojeve. Osim opasnosti od kemijske eksplozije i požara, ovi objekti također mogu doprinijeti onečišćenju zraka i vode. Mnoge zemlje pažljivo reguliraju izgradnju i rad petrokemijskih proizvodnih pogona kako bi ublažile rizike i štete nanesene okolišu. U nekim se područjima također proučavaju emisije ugljičnog dioksida (CO2) petrokemijske industrije kako bi se utvrdio njihov učinak na globalnu klimu.
Osnivanje petrokemijske industrije označilo je značajnu točku u razvoju ljudske proizvodne tehnologije. Sa sintetičkim materijalima dobivenim iz petrokemikalija, proizvodnja se više nije u potpunosti oslanjala na prirodne tvari kao što su guma i pamuk za stvaranje potrošačke robe kao što su gume i odjeća. Mnoga roba na tržištu sadrži sintetičke materijale dobivene iz petrokemijske industrije, bilo u samom proizvodu ili u pakiranju.