Petrokemian teollisuus on ryhmä yrityksiä, jotka tuottavat orgaanisia yhdisteitä öljystä ja muista fossiilisista polttoaineista. Petrokemian tuotteista valmistetaan tavaroita, kuten muovia, kosmetiikkaa, voiteluaineita ja maaleja. Tämä eroaa öljyteollisuudesta, joka tuottaa energiaa, kuljetusta ja lämmitystä. Petrokemian tuotanto on keskeinen osa lähes kaikkia maailmanlaajuisia valmistusprosesseja. Vaikka Yhdysvallat ja Länsi -Eurooppa ovat olleet suurimmat petrokemian tuotannon keskukset toisen maailmansodan päättymisen jälkeen, Lähi -idän ja Aasian maat ovat myös kehittäneet jalostus- ja jalostuskeskuksia oman tuotannon tukemiseksi.
Kuten nimestä voi päätellä, petrokemian tuotteita valmistetaan yleisimmin öljystä, vaikka yhdisteet voidaan myös puhdistaa muista fossiilisista polttoaineista, kuten hiilestä ja maakaasusta. Joillakin alueilla petrokemian tuotteita valmistetaan myös sokeriruo’osta, maissista ja muista luonnonmukaisista maatalouden lähteistä. Tämä tehdään usein maissa, joissa on vähän fossiilisten polttoaineiden lähteitä, mutta joilla on tilaa laajamittaiselle maataloudelle. Petrokemian tuotanto vie noin 5 prosenttia öljyn ja kaasun vuotuisesta tarjonnasta, mikä saa aikaan tutkimuksia vaihtoehtoisista uusiutuvista lähteistä, joissa on vähemmän epävakaa hinnoittelu.
Tuotantoprosessi alkaa yleensä jalostamossa, jossa raa’at fossiiliset polttoaineet erotetaan kevyemmiksi komponenteiksi, joita käytetään polttoaineena ja petrokemian tuotteina. Teollisuus ottaa nämä jalostetut tuotteet ja prosessoi ne erilaisiin petrokemikaaleihin, kuten eteeniin, propeeniin, butadieeniin, bentseeniin, tolueeniin, ksyleeniin ja synteettiseen kaasuun. Tätä prosessia kutsutaan krakkaukseksi ja se voidaan suorittaa lämpö- tai kemiallisilla katalyyteillä. Näitä tuotteita käytetään sitten tavaroiden valmistamiseen kuluttajille ja muille teollisuudenaloille.
Petrokemian tuotanto voi olla vaarallinen prosessi, kun otetaan huomioon korkeat lämpötilat ja haihtuvat yhdisteet. Kemiallisen räjähdyksen ja tulipalon vaaran lisäksi nämä tilat voivat myös edistää ilman ja veden saastumista. Monet maat säätelevät huolellisesti petrokemian tuotantolaitosten rakentamista ja toimintaa vähentääkseen riskejä ja ympäristövahinkoja. Joillakin alueilla tutkitaan myös petrokemianteollisuuden hiilidioksidipäästöjä (CO2) niiden vaikutusten määrittämiseksi maailmanlaajuiseen ilmastoon.
Petrokemianteollisuuden perustaminen merkitsi merkittävää pistettä ihmisen valmistustekniikan kehityksessä. Petrokemian tuotteista valmistettujen synteettisten materiaalien valmistus ei enää ollut täysin riippuvainen luonnonaineista, kuten kumista ja puuvillasta, kulutustavaroiden, kuten renkaiden ja vaatteiden, luomisessa. Monet markkinoilla olevat tavarat sisältävät petrokemianteollisuudesta peräisin olevia synteettisiä materiaaleja joko itse tuotteessa tai pakkauksessa.