化学合成是指利用天然资源或简单分子，通过氧化反应、还原反应、烷基化反应、酰基化反应等一系列化学反应，合成具有特殊性能或较为复杂的化合物。

其中包括基础合成物（乙醇、乙酸、丙酮等）和精细化合物（合成高分子聚合物等）。大部分通过化学合成形成的化妆品原料，主要作为改变化妆品感官形态、保持化妆品成分稳定性的辅助材料（如表面活性剂、增稠剂、乳化剂、防腐剂、抗氧化剂、合成香精香料、合成着色剂等），以及防晒剂和合成保湿剂。

化学合成的原料同样能够实现天然原料的性能，并且相比之下，生产更加规范化、高效。但化学合成技术在生产功效活性物时存在缺陷，如合成路径长、条件复杂、环境污染大等。