卤化作为一种合成手段，广泛用于有机合成以制取各种重要的原料、中间体以及工业溶剂等。无机物的卤化过程比较简单，其产物如三氯化铝、四氯化钛、四氯化硅等的产量和品种只占卤化物很小的部分。

20世纪20年代后，有机卤化反应在工业生产上得到广泛的应用。1923年，德国赫司特公司建成甲烷气相氯化工业装置。1931年，工业上开始生产氟氯甲烷。1958年，美国陶氏（Dow）化学公司开发了由乙烯、氯化氢及空气（或氧）合成二氯乙烷的氧化氯化法。

卤素族各元素的性质相近，但活泼程度有差别，故反应的具体条件和方法不尽相同。按引入卤素的不同，可分为氟化、氯化、溴化和碘化，其中以氯化和氟化更为常用。

氯化反应有四种类型，加成、取代、氯解（在氯化的同时伴随分子的断裂）、氧化氯化（又称氧氯化，在氧化反应的同时发生氯化反应）。氯化过程常用的氯化剂有氯气、氯化氢、次氯酸、次氯化碳、光气（碳酰氯）、硫酰氯、三氯化磷、五氯化磷等。

溴化有加成溴化和取代溴化两类。在很多情况下，有机溴化物的生产可用类似于有机氯化物的方法。用溴分子进行加成溴化或取代溴化比用氯分子进行相应的氯化要更为困难，而用溴化氢进行加成溴化却比用氯化氢时更容易。常用的溴化剂有溴、溴化物、溴酸盐、次溴酸盐等。反应可在液相或气液相中进行，为放热反应。溴化反应用于制备二溴乙烷、四溴乙烷等。在制药、染料及灭火剂等生产中也常作为中间步骤应用。还用于合成阻燃剂。

碘化反应与氯化反应及溴化反应的方法有些不同，主要在于碳碘键比碳氯键及碳溴键都弱，一般很少直接用碘对有机物进行碘化反应。脂肪族碘化物常用醇和三碘化磷、氢碘酸、一氯化碘或一溴化碘反应得到，也可用有机氯化物或溴化物与碱金属碘化物进行置换反应得到。芳香族化合物与碘及氧化剂（如硝酸、发烟硫酸、氧化汞）反应可得芳香族碘化物，例如碘苯的合成。

氟化反应分三类：第一类是卤素交换反应，第二类是金属氟化物取代分子中的氢，第三类是氟或氟化氢的加成反应。