焦油的各组分性质有差别，但性质相近组分较多，因此加工过程中首先按沸点范围蒸馏分割为各种馏分，使组分产品浓缩集中到相应馏分中去，然后再进一步加工。按沸程分，180℃前的馏分为轻油；180～210℃的馏分为酚油；210～230℃的馏分为萘油；230～300℃的馏分为洗油；300～360℃的馏分为蒽油。各馏分的进一步加工采用结晶方法可得到一系列化学品。用酸或碱萃取方法可得到含氮碱性杂环化合物（称焦油碱），或酸性酚类化合物（称焦油酸）。焦油酸、焦油碱再进行蒸馏分离可分别得到酚、甲酚、二甲酚和吡啶、甲基吡啶、喹啉。这些化合物是染料、医药、香料、农药的重要原料。
煤焦油蒸馏所得的馏分油也可不经分离而直接利用，如沥青质可制电极焦、碳素纤维等各种重要产品，酚油可用于木材防腐，洗油用作从煤气中回收粗苯的吸收剂，轻油则并入粗苯一并处理。