2-Pyrrolidon wird industriell fast ausschließlich durch Behandlung von wässrigem Gamma-Butyrolacton mit Ammoniak bei einer Temperatur von 250-290 °C und Drücken von 0,4-1,4 MPa über festen Magnesiumsilikatkatalysatoren hergestellt.
Die Reaktion wird in einem Rohrreaktor durchgeführt, der mit dem festen Katalysator gefüllt ist. Letzterer ist als Festbett angeordnet und die Reaktion wird in der Dampfphase durchgeführt. Es werden Produktausbeuten von 75-85% erreicht. Nach anschließender Destillation und Reinigung erhält man das gewünschte 2-Pyrrolidon mit einer Reinheit von 99,5%.
Alternative Wege sind die katalytische oder elektrochemische Reduktion von Succinimid, die Carbonylierung von Allylamin, die Hydrierung von Succinonitril unter hydrolytischen Bedingungen und die Umsetzung von Malein- oder Bernsteinsäureanhydrid in wässrigem Ammoniak mit Pd-Ru-Katalysatoren.
Im Jahr 2010 wurde der weltweite Bedarf an 2-Pyrrolidon auf 32.000 t geschätzt. Wichtige Hersteller von 2-Pyrrolidon sind BASF und ISP (International Speciality Products, jetzt Ashland Inc.).