W chemii synteza chemiczna polega na sztucznym przeprowadzaniu użytecznych reakcji chemicznych w celu uzyskania jednego lub kilku produktów. Dzieje się to poprzez manipulacje fizyczne i chemiczne, zwykle obejmujące jedną lub więcej reakcji. W nowoczesnych zastosowaniach laboratoryjnych proces jest powtarzalny i niezawodny.
Synteza chemiczna obejmuje jeden lub więcej związków (znanych jako odczynniki lub reagenty), które ulegają transformacji pod wpływem określonych warunków. W celu sformułowania żądanego produktu można zastosować różne typy reakcji. Wymaga to mieszania związków w naczyniu reakcyjnym, takim jak reaktor chemiczny lub prosta kolba okrągłodenna. Wiele reakcji wymaga jakiejś formy obróbki lub procedury oczyszczania w celu wyodrębnienia produktu końcowego.
Ilość produktu wytwarzanego w syntezie chemicznej jest znana jako wydajność reakcji. Zwykle wydajności chemiczne są wyrażane jako masa w gramach (w warunkach laboratoryjnych) lub jako procent całkowitej teoretycznej ilości produktu, który można wyprodukować w oparciu o odczynnik ograniczający. Reakcja uboczna to niepożądana reakcja chemiczna, która zmniejsza wydajność żądanego produktu. Słowo synteza zostało po raz pierwszy użyte przez chemika Hermanna Kolbe.