La 2-pirrolidona se produce industrialmente casi exclusivamente tratando la γ-butirolactona acuosa con amoníaco a una temperatura de 250-290 °C y presiones que oscilan entre 0,4-1,4 MPa sobre catalizadores sólidos de silicato de magnesio.
La reacción se lleva a cabo en un reactor tubular que está lleno del catalizador sólido. Este último está dispuesto como un lecho fijo y la reacción se lleva a cabo en la fase de vapor. Se alcanzan rendimientos de producto del 75-85%. Tras la posterior destilación y purificación, se obtiene la 2-pirrolidona deseada con una pureza del 99,5%.
Las rutas alternativas incluyen la reducción catalítica o electroquímica de la succinimida, la carbonilación de la alilamina, la hidrogenación del succinonitrilo en condiciones hidrolíticas y la reacción del anhídrido maleico o succínico en amoníaco acuoso con catalizadores de Pd-Ru.
En 2010, la demanda mundial de 2-pirrolidona se estimó en 32.000 t. Los principales fabricantes de 2-pirrolidona son BASF e ISP (International Speciality Products, ahora Ashland Inc.).