I kjemi er kjemisk syntese den kunstige gjennomføringen av nyttige kjemiske reaksjoner for å oppnå ett eller flere produkter. Dette skjer ved fysiske og kjemiske manipulasjoner som vanligvis involverer en eller flere reaksjoner. I moderne laboratoriebruk er prosessen reproduserbar og pålitelig.
En kjemisk syntese involverer en eller flere forbindelser (kjent som reagenser eller reaktanter) som vil gjennomgå en transformasjon når de utsettes for visse forhold. Forskjellige reaksjonstyper kan brukes for å formulere et ønsket produkt. Dette krever blanding av forbindelsene i en reaksjonskar, slik som en kjemisk reaktor eller en enkel rundbunnet kolbe. Mange reaksjoner krever en eller annen form for opparbeidelses- eller rensingsprosedyre for å isolere sluttproduktet.
Mengden produkt produsert i en kjemisk syntese er kjent som reaksjonsutbyttet. Vanligvis blir kjemiske utbytter uttrykt som en masse i gram (i laboratorieinnstilling) eller som en prosentandel av den totale teoretiske mengden produkt som kan produseres basert på det begrensende reagenset. En sidereaksjon er en uønsket kjemisk reaksjon som finner sted som reduserer utbyttet av det ønskede produkt. Ordet syntese ble først brukt av kjemikeren Hermann Kolbe.