氢气可以用于合成甲醇，合成甲醇由于其生产成本较低且用途广泛，为有机化学工业的主要原料之一，亦为重要的石油化学品，其主要用途可以用来制造甲醛，其次可以制造对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲胺、聚乙烯醇、氯甲烷类、醋酸等，此外甲醇尚可作为溶剂与燃料，若有需要还可制氢气。

早期制造甲醇系将木材干馏而得，合成法开法以后此法几乎被淘汰，初期的合成甲醇方法是由煤炭为原料制造，第二次世界大战后开发以天然气、炼油器与轻油等为原料之制法，煤炭法已经式微，仅余煤炭廉价及炼钢工业区附近尚有采用。 　　

甲醇合成之反应式如下：主反应 　　提高压力降低温度有利于主反应的进行而产生甲醇，早期的合成法为了防止设备之腐蚀，于反应之前先将二氧化碳移除，后来发现二氧化碳也可以作为原料，因而不需将二氧化碳先行去除。 　　

合成甲醇之关键在于压力，过去均采用高压法，压力在300大气压以上，1966年开发出低压法，压力约50大气压；之后又有中压法被开发出来，其压力约200大气压。 　　压力(atm) 温度(℃) 触媒 　　高压法 300~600 320~380 铬锌触媒 　　中压法 105~300 225~270 含铜锌铬铝触媒 　　低压法 40~60 200~300 含铜锌触媒 　　高压法转化率较高，但是为了达到高压需要用往复压缩机消耗较多的能量，低压法可以使用离心式压缩机，消耗能量较少，经济规模较小，且可以使用含氢气量较高的合成气，中压法也可以使用离心式压缩机，不需像低压法还要另加二氧化碳且改良低压法设备庞大之缺点。 　　

合成塔为直立型管壳式，管中填充触媒，管外以沸水冷却；也可以是填充塔式，如此可以于塔测多处通入冷原料以控制反应温度。压缩后的原料气和循环之未反应气体混合，经与反应生成气体进行热交换后，进入合成塔通过触媒床进行反应，反应生成气体经过热交换冷却后，甲醇冷凝，经分离器分离出甲醇，气体再循环与原料气混合。 　　

如此冷凝合成出之粗甲醇中含有杂质，通常低压法合成所得到的甲醇杂质含量及种类比高压法所得的少，粗甲醇中的杂质除了水分以外可以分为三大类，即低沸点化合物，乙醇，高沸点化合物。粗甲醇进一步之精致步骤及操作与设计因合成法及成品规格而不同。若成品纯度要求较低时，可以采用单塔蒸馏方式。当纯度要求较高时，可采用双塔式蒸馏。当成品纯度要求更高时，采用三塔式蒸馏较适用。于双塔式蒸馏法中，二甲迷等低沸物杂质由第一塔塔顶排出，高级醇类高沸物由第二塔塔底排出，塔顶则得到高纯度甲醇。