V chemii je chemická syntéza umělou realizací užitečných chemických reakcí k získání jednoho nebo několika produktů. K tomu dochází fyzikálními a chemickými manipulacemi, které obvykle zahrnují jednu nebo více reakcí. V moderních laboratorních použitích je proces reprodukovatelný a spolehlivý.
Chemická syntéza zahrnuje jednu nebo více sloučenin (známých jako reagencie nebo reaktanty), které za určitých podmínek projdou transformací. K formulaci požadovaného produktu lze použít různé typy reakcí. To vyžaduje míchání sloučenin v reakční nádobě, jako je chemický reaktor nebo jednoduchá baňka s kulatým dnem. Mnoho reakcí vyžaduje určitou formu zpracování nebo čištění k izolaci konečného produktu.
Množství produktu vyrobeného chemickou syntézou je známé jako výtěžek reakce. Chemické výtěžky jsou obvykle vyjádřeny jako hmotnost v gramech (v laboratorním prostředí) nebo jako procento z celkového teoretického množství produktu, které by mohlo být vyrobeno na základě omezujícího činidla. Vedlejší reakcí je nežádoucí chemická reakce, která probíhá, což snižuje výtěžek požadovaného produktu. Slovo syntéza poprvé použil chemik Hermann Kolbe.