L'invention porte sur un procédé de fabrication d'alkylbenzène comprenant les étapes suivantes : introduction du benzène et d'une charge oléfinique dans une première zone de réacteur en présence d'un premier catalyseur d'alkylation soumis à des conditions initiales de réaction d'alkylation permettant de produire de l'alkylbenzène et une oléfine non-convertie contenant de la vapeur ; absorption de l'oléfine non-convertie dans un flux aromatique contenant du benzène et de l'alkylbenzène ; et, introduction du flux aromatique contenant l'oléfine absorbée dans une deuxième zone de réacteur contenant un deuxième catalyseur d'alkylation soumis à des conditions ultérieures de réaction d'alkylation permettant de convertir l'oléfine absorbée et au moins une partie du benzène issu du flux aromatique en alkylbenzène. Le procédé est particulièrement efficace pour l'alkylation du benzène avec de l'éthylène pour produire de l'éthylbenzène. On peut convertir environ 99,9% de l'éthylène avec une diminution substantielle du catalyseur requis.