油页岩炼油和发电是其主要的利用途径。干馏法是油页岩炼油的主要方法，分为地上干馏和地下干馏。地上干馏在世界上已有工业上成功的工艺，因而被普遍采用，地下干馏尚在试验阶段，要建立工业生产尚不成熟。
对从油页岩中提取的页岩油进行加氢裂解精制后，可获取汽油、煤油、柴油、蜡和石油焦等多种化工产品。油页岩发电包括直接燃烧产蒸汽发电和干馏后副产的气体燃料燃烧发电两种方式，以前一种方式为主。
此外，油页岩干馏或燃烧后产生的大量灰渣（约占油页岩处理量的60%～80%）可用于制造水泥、砌砖、建筑陶粒和陶瓷等建材；可提取氧化铝、白炭黑、稀有元素和稀土元素等化学产品；可加工成肥料和用作土壤改良剂等用于农业生产；还可以做分子筛、吸附剂、处理废气和废水等。
