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甲基苯酚（甲酚）包含邻甲酚、间甲酚、对甲酚三种同分异构体，分子结构上均含有酚羟基与苯环甲基，酚羟基为主要活性官能团，同时羟基活化苯环，使其易于发生各类亲电取代反应。三种异构体化学大类反应类型基本一致，但受甲基取代位置影响，反应活性存在差别，间甲酚苯环反应活性 ，邻甲酚次之，对甲酚相对较弱。工业混合甲酚的整体化学行为，由各组分占比共同决定，主要化学反应集中在酚羟基、苯环以及甲基侧链三个位点。
酚羟基带来弱酸性是甲基苯酚最基础的化学特征，酚羟基氢可发生解离，pKa约10.0‑10.3，酸性强于醇，但弱于羧酸。能够与氢氧化钠、氢氧化钾等强碱发生中和反应，生成可溶于水的甲酚盐，该反应具备可逆性，向甲酚盐水溶液中加酸，甲基苯酚又会重新析出，这也是工业酚类碱洗‑酸化提纯工艺的理论基础。甲基苯酚酸性不足以和碳酸氢钠反应，借此可以将酚类物质与羧酸类化合物进行分离。酚羟基还可与酰氯、酸酐发生酯化反应生成酚酯，但酚酯稳定性弱于普通醇酯，在酸性或者碱性条件下容易水解，重新得到甲酚。另外酚羟基氧原子存在孤对电子，可以和铁、铜等过渡金属离子形成有色络合物，遇到三氯化铁溶液会显色，常用来作为酚类的定性鉴别手段。
氧化反应是甲基苯酚储存和加工过程中不可忽视的反应。常温条件下，接触空气、光照就能够发生缓慢氧化，生成醌类有色物质，物料颜色逐步加深，同时伴随酚类低聚物、树脂状副产物生成。铁、铜等微量金属离子会起到催化作用，大幅加速氧化变质。温度升高，氧化速率会进一步加快。遇到高锰酸钾、重铬酸盐、浓硝酸等强氧化剂时，苯环会被深度氧化甚至开环裂解，生成小分子羧酸。因此甲基苯酚储存时需要避光、密闭，必要时充入氮气隔绝氧气，抑制氧化副反应。
受酚羟基给电子效应活化，苯环的电子云密度升高，极易发生磺化、硝化、卤代等亲电取代反应。磺化反应受温度影响显著，不同反应温度可以得到不同取代位置的甲酚磺酸产物；硝化反应需要严格控制条件，容易生成多硝基甲酚，部分硝化产物敏感度高，存在安全风险。卤代反应可以在苯环上引入卤素原子，是制备农药、医药中间体的重要途径。三种异构体的反应活性差异会直接影响产物分布，当使用混合甲酚投料时，间甲酚优先参与反应，造成产物组成随原料配比变化。
甲基苯酚可以和醛类发生缩聚反应，在酸性或者碱性催化剂作用下，与甲醛发生缩合，生成甲酚改性酚醛树脂。相比普通苯酚树脂，甲酚改性树脂拥有更好的耐水性与绝缘性能，广泛用于粘结剂、模塑料、绝缘材料。除甲醛之外，也可以和其他醛类发生缩合得到不同结构的缩合产物。
苯环上的甲基侧链，常规条件下化学性质较为稳定，不容易参与反应。只有在高温强氧化的苛刻条件下，甲基才会被氧化，依次转化为醛基、羧基，生成羟基苯甲酸类衍生物，该反应需要强氧化剂、高温等特殊工艺条件，普通储运与加工工况下基本不会发生。在酸性催化剂环境中，甲基苯酚还可以与烯烃、卤代烷发生烷基化反应，在苯环上引入烷基基团，是生产抗氧剂、橡胶助剂的重要合成路线。
从介质稳定性角度，稀酸环境下甲基苯酚整体化学性质稳定；强酸性高温条件下，分子间易发生缩合，生成树脂类聚合物；在强碱环境生成甲酚盐，甲酚盐相比原酚更易被空气氧化。严禁与强氧化剂混存，二者接触可发生剧烈氧化反应。
甲基苯酚的核心化学特性来自酚羟基，弱酸性、易氧化、苯环高亲电取代活性是其共性，异构体之间的活性差异会直接影响合成产物的组成，在工艺设计、原料选型以及储存防护中都需要充分考虑氧化劣化的风险。