1.乙醇法 以乙醇为原料，以氧化镁二氧化硅为主催化剂，加入活性添加剂，在360～370℃下，催化脱氢和脱水，生成丁二烯。
2.抽提法 乙烯裂解装置副产C4馏分，用溶剂抽提法提取丁二烯，依采用的溶剂不同，可分为乙腈抽提法和犖，N-二甲基甲酰胺抽提法。(1)乙腈抽提法 以乙腈为萃取剂。将乙烯裂解装置副产的C4馏分送入丁二烯萃取精馏塔，顶部加入乙腈，丁烯及少量丁烷从塔顶排出；丁二烯、炔烃和乙腈进入第一解吸塔，乙腈被解吸出来，并返回萃取精馏塔。丁二烯和炔烃进入第二萃取塔，塔顶加入乙腈，丁二烯从塔顶出来，进入水洗塔，再经精馏脱水得聚合级丁二烯。(2)N,N-二甲基甲酰胺抽提法 以犖，N-二甲基甲酰胺为萃取剂。C4馏分二次萃取，二次精馏，制取合格的丁二烯产品。第一次萃取脱除比丁二烯难溶于犖，N-二甲基甲酰胺的杂质，如丁烯、丁烷；第二次萃取脱除比丁二烯易溶于N，N-二甲基甲酰胺的杂质，如乙烯基乙炔。第一次精馏脱除比丁二烯轻的组分，如甲基乙炔；第二次精馏脱除比丁二烯重的组分，如顺2-丁烯、1,2-丁二烯、C5馏分及高沸点物，最后得到99.5%以上的1,3-丁二烯成品。
3.由石油气体大量制备，即由丁烯或丁烯-丁烷混合物催化脱氢，也可通过裂解石脑油和轻油直接得到。
1.在合成橡胶方面，用于生产丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯胶乳等；在合成树脂方面，用于生产ABS、BS、SBS、MBS、环氧化聚丁二烯树脂、液体丁二烯齐聚物等；在有机化工生产中，用于合成环丁砜、1,4-丁二醇、己二腈、合成蒽醌、1,4-己二烯、环辛二烯、环十二碳三烯等。
2.用于制造丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶及ABS树脂等。是合成橡胶及合成树脂的重要单体，也是制备丁醇及丁二醇的原料。与苯乙烯、丙烯腈等进行乳液聚合，可制得用于胶黏剂及涂料等的丁苯胶乳、丁腈胶乳；还可用作制造增塑剂、固化剂及阻燃剂等的原料。
3.丁二烯是在有机合成中广泛应用的试剂，是弹性高分子聚合物、聚丁二烯、聚氯丁二烯和尼龙的合成中间体和Diels-Alder反应中的双烯反应试剂。在有机合成中主要用于六元碳环和杂环化合物的合成[1]。Lewis酸，如：AlCl3, SnCl4, BF3, FeCl3或TiCl4，有利于1,3-丁二烯与α, β-不饱和羰基化合物的环加成反应。在AlCl3作用下，环烯酮 (n =2,3,4) 与丁二烯发生环加成反应，生成预期的顺式加合物 (式1)[2]。当R = H时，顺式加合物部分或全部异构化成更稳定的反式异构体。
不对称Diels-Alder反应 用樟脑内酰亚胺在Lewis酸作用下，1,3-丁二烯与异丁烯酸盐亲双烯体的环加成反应生成环己烯羧酸盐加合物。体积较大的立体配位金属会使异丁烯酸盐产生S-反式构象 (式2)[3]。
在与1,3-丁二烯的环加成反应中，以糖为手性辅助化合物的加成反应具有立体选择性[4]。3-O-丙烯酰二氢-L-鼠李糖 (R = 新戊酰基) 反应得到(R)-环加合物 (R/S=95:5) (式3)。
手性钛催化剂被用在1,3-丁二烯的不对称的Diels-Alder反应中。在更好的不对称诱导作用下，其它的二烯烃会发生立体选择性环加成反应。此催化剂可通过二异丙氧化二氯化钛和酒石酸衍生物辅助化合物烷氧基的交换，在室温下，用环加成化合物处理24小时，得到环己烯羧酸酯，光学纯度93% (式4)[5]。
丁二烯可以通过Diels-Alder反应合成分子中的噻喃环结构 (式5)[6]。采用磷酸二硫甲酯与1,3-丁二烯发生的Diels-Alder环加成反应是一条新的噻喃衍生物的合成方法，Lewis酸催化剂控制反应速率和选择性 (式6)[7]。
新的二烯亲合物2-(三甲基甲硅烷基)乙烯基-9-BBN容易与丁二烯发生Diels-Alder反应，在中间体的三羟基硼烷氧化后，得到2-(三甲基甲硅烷基)环己烯醇 (式7)[8]。
1,3-丁二烯与氰基铜酸盐试剂 (PhMe2SiCu- CNLi) 反应，铜攻击烯烃端链的碳原子，生成中间产物，然后还原消除，铜(I)对阴离子的捕捉发生1,4-加成反应，生成顺式产物 (式8)。而用CO2作为亲核试剂进行此反应则发生1,2-加成反应 (式9)[9]。
在催化剂Pd(Ac)2催化作用下，二氯硅烷与1,3-丁二烯仅发生环化反应生成2,5-二乙烯基硅烷 (式10，式11)[10]。
4.用于合成橡胶、ABS树脂、酸酐、有机合成中间体等。[42]
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