Petrokemična industrija je skupina podjetij, ki proizvajajo organske spojine iz nafte in drugih vrst fosilnih goriv. Petrokemični izdelki se uporabljajo za izdelavo izdelkov, kot so plastika, kozmetika, maziva in barve. To se razlikuje od naftne industrije, ki proizvaja gorivo, ki se uporablja za energijo, transport in ogrevanje. Petrokemična proizvodnja je ključna sestavina skoraj vseh proizvodnih procesov po vsem svetu. Medtem ko sta bili ZDA in Zahodna Evropa od konca druge svetovne vojne največja središča petrokemične proizvodnje, so države na Bližnjem vzhodu in v Aziji razvile tudi centre za rafiniranje in predelavo, ki podpirajo lastno proizvodnjo.
Kot pove že ime, se petrokemikalije najpogosteje proizvajajo iz nafte, čeprav je spojine mogoče rafinirati tudi iz drugih fosilnih goriv, kot sta premog in zemeljski plin. Na nekaterih območjih se petrokemikalije proizvajajo tudi iz sladkornega trsa, koruze in drugih ekoloških kmetijskih virov. To se pogosto izvaja v državah, ki imajo malo virov fosilnih goriv, vendar imajo prostor za obsežno kmetijstvo. Petrokemična proizvodnja predstavlja približno 5 odstotkov letne dobave nafte in plina, kar je spodbudilo raziskave alternativnih obnovljivih virov z manj nestanovitnimi cenami.
Proizvodni proces se običajno začne v rafineriji, kjer se surova fosilna goriva ločijo na lažje komponente, ki se uporabljajo za gorivo in petrokemikalije. Industrija vzame te rafinirane izdelke in jih predela v različne petrokemične izdelke, kot so etilen, propilen, butadien, benzen, toluen, ksilen in sintetični plin. Ta postopek je znan kot kreking in ga lahko izvedemo s toplotnimi ali kemičnimi katalizatorji. Ti izdelki se nato uporabljajo za proizvodnjo blaga za potrošnike in druge industrije.
Petrokemična proizvodnja je lahko zaradi visokih temperatur in hlapnih spojin nevaren proces. Poleg nevarnosti kemične eksplozije in požara lahko ti objekti prispevajo tudi k onesnaženju zraka in vode. Številne države skrbno urejajo gradnjo in delovanje petrokemičnih proizvodnih obratov, da bi ublažile tveganja in škodo, povzročeno okolju. Na nekaterih območjih se preučujejo tudi emisije ogljikovega dioksida (CO2) petrokemične industrije, da se ugotovi njihov učinek na globalno podnebje.
Vzpostavitev petrokemične industrije je pomenila pomembno točko v razvoju človeške proizvodne tehnologije. S sintetičnimi materiali, pridobljenimi iz petrokemičnih izdelkov, proizvodnja ni bila več popolnoma odvisna od naravnih snovi, kot sta guma in bombaž, za ustvarjanje potrošniškega blaga, kot so pnevmatike in oblačila. Veliko blaga na trgu vsebuje sintetične materiale, pridobljene iz petrokemične industrije, bodisi v samem izdelku bodisi v embalaži.