以氨基酸為原料，用化學方法合成多肽或蛋白質。其目的是：①確證天然多肽或蛋白質的結構；②生產天然的、在生物體內含量極微但有醫療或其他生物效用的多肽；③改變部分結構，研究其結構與功能的關係，並設計更有效的藥物。
肽合成的基本原理 將兩個氨基酸合成一個二肽，基本點是將一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基連結成肽鍵，示意如下：
這是一個縮合反應，脫去一分子水。關鍵在於需要有措施使第1個氨基酸的氨基與第2個氨基酸的羧基不參與反應。方法是將這些不希望參加反應的基團用一些特殊的化學試劑與之反應，使生成的基團對縮合反應不敏感，還能在肽合成後，在不破壞肽鍵及氨基酸結構的條件下將它們恢復成原先的基團。這一類試劑稱保護試劑，形成的基團稱保護基。兩個小肽縮合成較大的肽的原則也同此。因此肽的化學合成可歸結為兩個問題，一是不希望參與肽鍵縮合反應的基團的保護，二是用縮合劑引起縮合反應。
在氨基保護方面，Cbz-和Boc-可以同時分別保護α-和ε-氨基是經典使用的，現更普遍采用的氨基保護基團是能輕微酸解去除的聯苯異丙氧羰酰基-(BPOC-)和能被有機弱堿去除的芴甲氧羰酰基-(Fmoc-)。它們均適宜在側鏈以Boc-保護的肽的合成中使用。常用的羧基保護基團有甲酯、乙酯、芐酯和叔丁酯。固相合成中固體顆粒多以芐酯與氨基酸羧基相接，此時，叔丁酯(-OtBu)則往往用於保護側鏈羧基。除瞭側鏈氨基和羧基外，組氨酸的咪唑基、精氨酸的胍基、半胱氨酸的巰基，以及酪氨酸的酚基和絲、蘇氨酸的羥基等側鏈基團，均應在合成肽前先行保護。
縮合反應可以以合成 Ala-Leu-Gly-Val(見氨基酸)四肽為例，示意如下（Boc、Cbz及OtBu為保護基）：
Leu Gly
↓(1) ↓(2)
Cbz·Leu·OH H·Gly·OC2H5
↓(3)
Cbz·Leu·Gly·OC2H5 Val
↓(4) ↓(2)
Cbz·Leu·Gly·OH H·Val·OtBu
↓(5)
Ala Cbz·Leu·Gly·Val·OtBu
↓(1) ↓(6)
Boc·Ala·OH H·Leu·Gly·Val·OtBu
↓(7)
Boc·Ala·Leu·Gly·Val·OtBu
↓(8)
Ala·Leu·Gly·Val
整個過程可分解成下列步驟：①氨基保護；②羧基保護；③縮合；④羧基脫除保護（皂化）；⑤縮合，向C端延長；⑥氨基脫除保護（催化氫解）；⑦縮合，從N端延伸；⑧氨基及羧基保護同時脫除，形成無保護的四肽（輕微酸解）。
上述反應都在溶劑中進行，稱為溶液方法。因所用保護基都是疏水的，而肽鍵是親水的，因此合成到一、二十肽時，使保護瞭的肽溶解便成瞭困難的問題。尋找合適的溶劑是液相法的一個難題。
1963年，R.B.梅裡菲爾德提出固相合成的方法，避免瞭溶解問題。它的原理是將第1個氨基酸接到不溶的固體顆粒上，然後將保護的第2個氨基酸與之縮合。產物因在固體顆粒上，因此很容易將反應中剩餘的試劑清洗幹凈。然後脫去保護基，再將第3個氨基酸與之縮合而成三肽。如此反復，隻要反應產率非常高，就能合成很大的肽。最後將合成的肽從固體的支持物上切下，再經純化，即可得相應的肽。反應可示意如下：
自70年代後半期始，這一方法已變成合成中等大小的肽的常用方法。
成就 50年代初期，V.迪維尼奧提純瞭催產素和加壓素，測定瞭它們的結構，並在1953年合成瞭第1個多肽──催產素。中國科學傢在1960年成功地將天然胰島素拆分為兩條肽鏈，並重新組合成結晶胰島素。同時合成瞭胰島素A及B鏈的許多肽段，1965年合成出A鏈（21肽）及B鏈（30肽）並組合成結晶牛胰島素。這是第1次人工合成蛋白質。R.B.梅裡菲爾德在1963年提出固相合成方法，經改進，已設計出合成多肽的自動裝置。他因此成就獲1984年諾貝爾化學獎。