석유화학산업은 대체로 다음과 같은 특성을 가지고 있다.

첫째, 기초소재산업이다.
산업활동 가운데 없어서는 안 되는 필수불가결의 성격을 가지고 있으면서 전체 산업에서 상당한 비중을 차지하고 있는 산업을 기초산업이라고 부른다. 석유화학산업은 합성섬유·포장필름 등의 생활용품, 자동차와 전기·전자제품의 내외장재, 고무·타이어 등의 산업용품, 그리고 각종 건축자재 등에 폭넓게 사용되는 기본 소재를 생산하는 기초산업이다. 이를 통해 다양한 전방산업의 발전을 촉진하고 인간의 윤택한 생활과 국가경제의 발전을 선도하는 역할을 한다.

둘째, 콤비나트(kombinat) 산업이다.
콤비나트란 기술적으로 연관성이 높은 여러 생산부문이 근거리에 입지하여 형성된 기업의 지역적 결합체를 말한다. 원료에서 최종 생산품에 이르는 몇 개의 생산단계를 일정 지역에 집중하여 유기적으로 결합하는 일종의 ‘공장결합’이다.
석유화학산업은 가장 대표적인 콤비나트 산업으로 꼽힌다. 석유화학 콤비나트는 석유정제(원유에서 가솔린 등의 정유를 생산) 기업을 기점으로, 정제과정에서 발생하는 나프타를 분해하여 에틸렌이나 프로필렌 등을 생산하는 나프타 센터, 여기에서 플라스틱이나 합성섬유 원료 등 각종 유도품을 제조하는 유도품 기업, 이들 기업에 전력을 공급하는 전력회사 등이 결합하여 구성된다.

셋째, 자본집약적 장치산업이다.
석유화학산업은 막대한 설비투자와 고도의 기술이 요구되는 산업이다. 따라서 석유화학산업은 고정비의 비중이 높아 시설규모가 생산원가 비중에 직접적인 영향을 미친다. 적정 경제단위 이상의 규모로 건설해야 경제성을 확보할 수 있다는 것이다. 이 같은 이유에서 국내외 석유화학기업들의 대부분이 시설규모를 대형화하는 추세를 보이고 있다.

넷째, 원료의 해외의존도가 높다.
우리나라는 석유화학산업의 원료가 되는 자원을 갖고 있지 못해 전량을 해외에서 수입해야 한다. 따라서 안정적인 원료공급원을 확보하는 것이 기업 생존 및 산업발전의 1차 조건이 되고 있다. 원료 및 기술의 해외의존도가 높기 때문에 석유화학산업은 세계경제의 동향에 민감하며 국내경제에도 큰 영향을 미치게 된다.

다섯째, 고부가가치 창출 산업이다.
석유화학산업은 장치산업으로서의 특성상 초기 설비투자비용이 높다. 하지만 건설된 설비에 원료와 에너지만 투입하면 대량의 제품을 지속적으로 생산하기 때문에 높은 부가가치를 창출한다. 원료인 원유나 천연가스를 가공 처리하여 투입원료의 수십 배에 달하는 부가가치를 창출하기도 한다. 뿐만 아니라 타 산업으로 연계돼 다양한 소재로 변형 사용되기 때문에 그 가치는 더욱 더 높아진다.