Synthese bezeichnet in den Werkstoffwissenschaften alle Verfahren, mit denen aus Elementen, Ionen, Molekülen oder Vorläuferphasen neue, definierte Werkstoffe oder Mikrostrukturen erzeugt werden. Sie umfasst dabei sowohl die chemische Bildung neuer Phasen als auch die physikalisch gesteuerte Anordnung von Bausteinen über mehrere Längenskalen.

Zentrale Zielgrößen der Synthese sind Zusammensetzung, Phasenreinheit, Defektdichte, Morphologie und Textur, da diese Parameter die mechanischen, thermischen, elektrischen und optischen Eigenschaften eines Werkstoffs determinieren. Synthese und Mikrostrukturentwicklung sind daher untrennbar verknüpft.

Wichtige Syntheserouten sind u. a. Festkörpersynthese (z. B. keramische Oxide aus Oxidpulvern), Schmelz- und Erstarrungssynthese (Legierungsbildung, Einkristallzüchtung), Lösungs- und Sol‑Gel‑Synthese (Nanopartikel, Gläser, Hybridwerkstoffe) sowie gasphasenbasierte Synthesen (CVD, ALD, PVD) für Dünnschichten und Beschichtungen. In der Polymerwissenschaft umfasst Synthese insbesondere Kettenwachstums- und Stufenwachstumsreaktionen sowie kontrollierte/lebende Polymerisationen.

Moderne Entwicklungen richten den Fokus auf präzise Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen, Skalierbarkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Dazu werden in‑situ/operando-Methoden, kombinatorische Ansätze und datengetriebene Optimierung (Materials Informatics) eingesetzt, um Syntheseparameter systematisch zu variieren und mikroskopische Mechanismen zu verstehen.