Στη χημεία, χημική σύνθεση σημαίνει χρήση χημικών αντιδράσεων για την παραγωγή ενός προϊόντος ή πολλών προϊόντων. Αυτό συμβαίνει με φυσικούς και χημικούς χειρισμούς. Συχνά, χρησιμοποιούνται πολλές διαφορετικές χημικές αντιδράσεις, η μία μετά την άλλη. Στη σύγχρονη εργαστηριακή χρήση, μια χημική σύνθεση είναι αναπαραγώγιμη (αν το πείραμα γίνει δεύτερη φορά, θα έχει τα ίδια αποτελέσματα με την πρώτη φορά), αξιόπιστη (δεν διακόπτεται από μικρές αλλαγές στις συνθήκες) και έχει καθιερωθεί να λειτουργεί σε πολλά εργαστήρια.
Οι χημικοί αρχίζουν να σχεδιάζουν μια χημική σύνθεση επιλέγοντας ενώσεις προς συνδυασμό. Αυτές οι αρχικές χημικές ουσίες είναι γνωστές ως αντιδραστήρια ή αντιδρώντα. Οι χημικοί κάνουν διάφορα πράγματα σε αυτά τα αντιδραστήρια για να συνθέσουν το προϊόν ή ένα ενδιάμεσο προϊόν. Αυτό απαιτεί την ανάμειξη των ενώσεων σε ένα δοχείο αντίδρασης. Το δοχείο μπορεί να είναι ένας χημικός αντιδραστήρας ή μια απλή φιάλη. Πολλές αντιδράσεις απαιτούν κάποιας μορφής διαδικασία επεξεργασίας προτού απομονωθεί το τελικό προϊόν.
Η ποσότητα του προϊόντος σε μια χημική σύνθεση είναι η απόδοση της αντίδρασης. Συνήθως, οι χημικές αποδόσεις εκφράζονται ως βάρος σε γραμμάρια ή ως ποσοστό της συνολικής θεωρητικής ποσότητας προϊόντος που θα μπορούσε να παραχθεί. Μια παρενέργεια είναι μια ανεπιθύμητη χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα και μειώνει την απόδοση του επιθυμητού προϊόντος.
Ο χημικός Adolph Wilhelm Hermann Kolbe ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη σύνθεση με τη σημερινή της έννοια.