Z cykloheksenu otrzymuje się cykloheksanon, substrat do produkcji kaprolaktamu (cykloheksen jest w pierwszym etapie hydratowany do cykloheksanolu, który następnie jest odwodorniany do cykloheksanonu). Wykorzystywany jest też do produkcji kwasu adypinowego, maleinowego i innych związków, a także jako rozpuszczalnik.