Kombinatorna sinteza je tehnika, ki jo kemiki uporabljajo za ustvarjanje velikega števila sorodnih ali podobnih kemičnih spojin z namenom njihove primerjave. Z zbiranjem podatkov o takšni skupini spojin, ki se imenuje kombinacijska knjižnica, lahko kemik nato te podatke uporabi za izbiro specifičnih spojin za nadaljnje raziskave. Velik del te vrste dela se izvaja virtualno z uporabo sofisticirane programske opreme, ki kemikom omogoča hitro zbiranje informacij o vseh možnih spojinah, ki jih je mogoče ustvariti z želeno bazo ali nizom komponent ali molekul. Obetavne spojine lahko nato izberemo in sintetiziramo za testiranje v laboratoriju.
Napredek v računalniški tehnologiji je močno napredoval v tehnikah kombinatorne sinteze in je kemikom omogočil hitro ustvarjanje kombinatornih knjižnic z zelo velikim številom podobnih, a različnih spojin. Nekatere zbirke podatkov te vrste lahko vsebujejo na milijone različnih spojin. Ideja kombinatorične sinteze je bila prvič razvita v drugi polovici 20. stoletja, vendar je postala široko uporabljeno orodje v 1990. letih prejšnjega stoletja s hitrim napredkom računalniške moči, ki je bila na voljo raziskovalcem.
Farmacevtska podjetja so eden od glavnih uporabnikov te tehnike, ki omogoča, da se potencialno uporabna zdravila odkrijejo in izberejo za najzgodnejše faze testiranja veliko hitreje, kot je bilo prej mogoče. Z uporabo sofisticirane programske opreme lahko raziskovalci v nekaj sekundah praktično sintetizirajo cele družine spojin, ki bi sicer trajale leta, če bi jih izvajali v laboratoriju. Ta programska oprema jim lahko pomaga pri izbiri določenih spojin za nadaljnje testiranje in sintezo v resničnih življenjskih pogojih. Na ta način je mogoče veliko novih zdravil razviti in uvesti v uporabo veliko hitreje, kot bi bilo sicer mogoče.
Druga področja kemije lahko uporabljajo tudi principe kombinatorne sinteze. To tehniko uporabljajo raziskovalci na številnih akademskih in industrijskih področjih. Postopek se lahko uporablja za razvoj novih polimerov, naftnih derivatov in insekticidov. Raziskovalci na Univerzi Berkeley v Kaliforniji so uporabili kombinatorno sintezo za razvoj cele družine kovinskih spojin, imenovanih magnetoreaktivne spojine. Te spojine imajo lastnost različne prevodnosti, ko so izpostavljene določenim magnetnim poljem.
Ta tehnika je še vedno relativno nova in bo nedvomno dala velik zagon raziskavam na številnih področjih v 21. stoletju. Skoraj vsako področje, ki se pri razvoju novih spojin na kakršen koli način zanaša na kemijo, ima lahko koristi od kombinatorične sinteze. Kemik ali raziskovalec lahko uporabi programsko opremo za pomoč pri iskanju spojin z želenimi lastnostmi ali lastnostmi v delčku časa, potrebnega za izvedbo iste raziskave z drugimi metodami.