In chimica, sintesi chimica significa utilizzare reazioni chimiche per ottenere un prodotto, o più prodotti. Questo avviene per mezzo di manipolazioni fisiche e chimiche. Spesso si usano diverse reazioni chimiche, una dopo l'altra. Nell'uso moderno dei laboratori, una sintesi chimica è riproducibile (se l'esperimento viene fatto una seconda volta, avrà gli stessi risultati della prima volta), affidabile (non interrotta da piccoli cambiamenti nelle condizioni), e stabilita per lavorare in più laboratori.
I chimici iniziano a progettare una sintesi chimica selezionando i composti da combinare. Queste sostanze chimiche di partenza sono note come reagenti o reagenti. I chimici fanno varie cose a questi reagenti per sintetizzare il prodotto, o un prodotto intermedio. Ciò richiede la miscelazione dei composti in un recipiente di reazione. Il recipiente può essere un reattore chimico o un semplice pallone. Molte reazioni richiedono una qualche forma di procedura di work-up prima che il prodotto finale venga isolato.
La quantità di prodotto in una sintesi chimica è la resa della reazione. Tipicamente, le rese chimiche sono espresse come peso in grammi o come percentuale della quantità teorica totale di prodotto che potrebbe essere prodotta. Una reazione laterale è una reazione chimica indesiderata che ha luogo e che riduce la resa del prodotto desiderato.
Il chimico Adolph Wilhelm Hermann Kolbe fu il primo ad usare la parola sintesi nel suo significato attuale.