化工與能源的關系非常密切，還表現在化石燃料及其衍生的產品不僅是能源，而且還是化學工業的重要原料。以石油為基礎，形成了現代化的強大的石油化學工業，生產出成千上萬種石油化工產品。在化工生產中，有些物料既是某種加工過程(如合成氣生產)中的燃料，同時又是原料，兩者合而為一。所以化工生產既是生產二次能源的部門，本身又往往是耗能的大戶。

化石燃料特別是煤的加工和應用常常產生污水、固體廢料和有害的氣體，導致環境的污染。對于污染的防治，也有賴于多種化工技術的應用。

中國的能源生產自1949年以來有了很大的發展，但能源（尤其是石油）仍是制約國民經濟發展的一個重要因素，因此能源的增產和節約有很重要的意義。改進化工生產工藝，減少能耗，既能降低生產成本，提高經濟效益，也有利于能源緊張程度的緩解。這也是近年來，世界各國都很重視的問題。

長遠來看，在全世界范圍內，預計至21世紀上半葉，化石燃料仍將占能源的主要地位。隨著時間的推移，由于化石燃料資源的限制，除上述常規能源外，若干非常規能源的發展將越來越受到重視。非常規能源指核能和新能源，后者包括太陽能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能、海洋能和生物能（如沼氣）等。在太陽能、核能利用的研究開發和大規模應用的漫長過程中，化學工程和化工生產技術也大有用武之地。