Η συνδυαστική σύνθεση είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται από τους χημικούς για τη δημιουργία μεγάλου αριθμού σχετικών ή παρόμοιων χημικών ενώσεων με σκοπό τη σύγκριση τους. Συγκεντρώνοντας δεδομένα για μια τέτοια ομάδα ενώσεων, η οποία ονομάζεται συνδυαστική βιβλιοθήκη, ένας χημικός μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει αυτά τα δεδομένα για να επιλέξει συγκεκριμένες ενώσεις για περαιτέρω έρευνα. Μεγάλο μέρος αυτού του τύπου εργασίας εκτελείται εικονικά, χρησιμοποιώντας εξελιγμένο λογισμικό, που επιτρέπει στους χημικούς να συγκεντρώνουν γρήγορα πληροφορίες για κάθε πιθανή ένωση που μπορεί να δημιουργηθεί με μια επιθυμητή βάση ή ένα σύνολο συστατικών ή μορίων. Οι πολλά υποσχόμενες ενώσεις μπορούν στη συνέχεια να επιλεγούν και να συντεθούν για δοκιμή στο εργαστήριο.
Οι εξελίξεις στην τεχνολογία των υπολογιστών έχουν προχωρήσει πολύ τις τεχνικές συνδυαστικής σύνθεσης και έχουν κάνει δυνατή στους χημικούς να δημιουργούν γρήγορα συνδυαστικές βιβλιοθήκες με πολύ μεγάλο αριθμό παρόμοιων αλλά διακριτών ενώσεων. Ορισμένες βάσεις δεδομένων αυτού του τύπου μπορεί να περιέχουν εκατομμύρια διαφορετικές ενώσεις. Η ιδέα της συνδυαστικής σύνθεσης αναπτύχθηκε για πρώτη φορά στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, αλλά έγινε ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο στη δεκαετία του 1990 με την ταχεία πρόοδο της υπολογιστικής ισχύος που ήταν διαθέσιμη στους ερευνητές.
Οι φαρμακευτικές εταιρείες είναι ένας από τους κύριους χρήστες αυτής της τεχνικής, η οποία επιτρέπει την ανακάλυψη και επιλογή δυνητικά χρήσιμων φαρμάκων για τις πρώτες φάσεις δοκιμών με πολύ ταχύτερο ρυθμό από ό,τι ήταν προηγουμένως δυνατό. Χρησιμοποιώντας εξελιγμένο λογισμικό, οι ερευνητές είναι σε θέση να συνθέσουν ουσιαστικά ολόκληρες οικογένειες ενώσεων σε δευτερόλεπτα, κάτι που διαφορετικά θα χρειαζόταν χρόνια εάν εκτελούνταν στο εργαστήριο. Αυτό το λογισμικό μπορεί επίσης να τους βοηθήσει να επιλέξουν ορισμένες ενώσεις για περαιτέρω δοκιμές και για σύνθεση σε πραγματικές συνθήκες. Με αυτόν τον τρόπο, πολλά νέα φάρμακα μπορούν να αναπτυχθούν και να εισαχθούν για χρήση πολύ πιο γρήγορα από ό,τι θα ήταν διαφορετικά.
Άλλα πεδία της χημείας μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν τις αρχές της συνδυαστικής σύνθεσης. Ερευνητές σε πολλούς ακαδημαϊκούς και βιομηχανικούς τομείς χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνική. Η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων πολυμερών, προϊόντων πετρελαίου και εντομοκτόνων. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ στην Καλιφόρνια χρησιμοποίησαν συνδυαστική σύνθεση για να αναπτύξουν μια ολόκληρη οικογένεια μεταλλικών ενώσεων που ονομάζονται μαγνητοαντιδραστικές ενώσεις. Αυτές οι ενώσεις έχουν την ιδιότητα της μεταβαλλόμενης αγωγιμότητας όταν υποβάλλονται σε ορισμένα μαγνητικά πεδία.
Αυτή η τεχνική είναι ακόμα σχετικά νέα και, αναμφίβολα, θα δώσει μεγάλη ώθηση στην έρευνα σε διάφορους τομείς στον 21ο αιώνα. Σχεδόν κάθε πεδίο που βασίζεται στη χημεία με οποιονδήποτε τρόπο για την ανάπτυξη νέων ενώσεων μπορεί να επωφεληθεί από τη συνδυαστική σύνθεση. Ένας χημικός ή ερευνητής μπορεί να χρησιμοποιήσει λογισμικό για να βοηθήσει στην εύρεση ενώσεων με επιθυμητά χαρακτηριστικά ή ιδιότητες σε ένα κλάσμα του χρόνου που απαιτείται για την εκτέλεση της ίδιας έρευνας με άλλες μεθόδους.