I kemi er kemisk syntese den kunstige udførelse af nyttige kemiske reaktioner for at opnå et eller flere produkter. Dette sker ved fysiske og kemiske manipulationer, der normalt involverer en eller flere reaktioner. I moderne laboratoriebrug er processen reproducerbar og pålidelig.
En kemisk syntese involverer en eller flere forbindelser (kendt som reagenser eller reaktanter), der gennemgår en transformation, når de udsættes for visse betingelser. Forskellige reaktionstyper kan anvendes til at formulere et ønsket produkt. Dette kræver blanding af forbindelserne i en reaktionsbeholder, såsom en kemisk reaktor eller en simpel rundbundet kolbe. Mange reaktioner kræver en eller anden form for oparbejdnings- eller oprensningsprocedure for at isolere slutproduktet.
Den mængde produkt, der produceres i en kemisk syntese, er kendt som reaktionsudbyttet. Kemiske udbytter udtrykkes typisk som en masse i gram (i laboratorieindstilling) eller som en procentdel af den samlede teoretiske mængde produkt, der kan produceres baseret på det begrænsende reagens. En sidereaktion er en uønsket kemisk reaktion, der finder sted, hvilket reducerer udbyttet af det ønskede produkt. Ordet syntese blev først brugt af kemikeren Hermann Kolbe.