通過不同的化學反應和技術手段製備具有特定的組成、結構或性質的無機化合物的過程。現代無機合成所涉及的合成產物不僅包括簡單純粹的無機物，酸、堿和鹽類；而且也包括合金、金屬陶瓷性二元化合物、無機配位化合物、團簇與原子簇化合物、多聚酸和多聚堿及其鹽類、無機膠態化合物、非正常價態化合物、非整比化合物、無機高聚物等，還包括含有機成分的化合物，如金屬有機化合物、含有機配體的配合物、生物無機化合物等。
所有具有特定性能的無機化合物都有固固有的結構和組成，這些化合物包括具有特定表面和界面化學屬性的化合物、層狀化合物及各類層狀嵌插型化合物、低維（鏈、簇）化合物、配位聚合物、微孔晶體和介孔化合物、具有特定缺陷的晶體、非晶化合物以及準晶體化合物等，無機合成的研究涉及它們的合成和制備路線、技術手段以及相關的熱力學、動力學和合成規律。
有些無機化合物的性質不僅依賴於它們的組成和結構，還依賴於它們的聚集態類型，因此無機合成往往要考慮合成的產物的聚集態類型。超微粒、納米態、微乳與膠束、團簇、無機膜、單晶以及具有不同晶體形貌的物質，如晶須、纖維、納米管等均屬於無機物不同的聚集態類型。
無機合成與制備技術多種多樣，主要有：
溶液法 在常溫常壓條件下使溶於溶劑中的反應物發生化學相互作用生成相應的產物。生成的產物可能是固體，但也可能是溶於溶劑的分子型化合物。這種方法常用來合成配合物等。
熔融法或熔鹽法 將反應物加熱到熔融狀態使之相互反應生成產物，產物冷卻後即成為固體。有時也將易熔融的無機鹽類加入反應物中降低體系的熔融溫度，這種方法稱為熔鹽法。兩法常被用來合成難熔或用常規方法不能合成的無機物質，如合金、氧化物、半導體物質等。
高溫制陶法 將兩種或兩種以上的固體反應物加熱但不使其熔融，反應物在高溫條件下進行緩慢的互擴散反應生成所需的產物。高溫陶瓷法由於反應物不能像在溶液或熔融狀態那樣相互間進行充分接觸，往往要研磨得非常細以增加接觸面促進互擴散。有時甚至需要在反應一段時間後冷卻再研磨再反應。陶瓷材料多用此法制備。高溫制陶法一般在常壓大氣氛圍中進行，有時需要在加壓下或惰性氣氛中進行。
溶膠–凝膠法 通過反應物在溶劑中的水解、聚合反應形成溶膠，溶膠經陳化或適當處理變成凝膠。將制得的凝膠進行加熱或灼燒處理可獲得所需的固體無機物。
前驅體法 首先將與目標產物中的金屬比例相同的可溶性鹽作為反應物，溶於水。加入適當的試劑（如氨水、草酸銨、碳酸銨），均相沉淀出前驅體。將所得前驅體加熱分解變成所需要的產物。與高溫制陶法比較，優點是可以獲得成分均一的產物，焙燒溫度比較低。
水熱及溶劑熱法 將反應物和水或其他溶劑密閉在反應釜中加熱的合成方法。見水熱合成。
微波加熱法 微波的交變電場作用會使具有電偶極矩的分子或帶電粒子發生重排或往返運動。重排或往返運動導致碰撞並產生熱量，溫度迅速升高，促使反應物發生反應。見微波化學。
高溫高壓法 在高壓（通常超過1兆帕的壓力）狀態下，物質往往會發生相變或發生物質間的相互化合形成新的物質。這些新物質中有些是不可能或很難在常壓下獲得的。如果將高溫與高壓結合進行合成反應，則可以得到更多、更為穩定的新物質。金剛石和立方氮化硼等超硬材料均可采用高溫高壓法制備。見高壓合成。
化學氣相沉積法 采用揮發性反應物在合適的溫度混合後發生化學反應生成固體（晶體）產物的合成方法。通常是將反應物由惰性載氣帶入反應管中（圖1），在反應管的加熱部位反應物化合並在基底物上形成固體產物，而未反應的氣體或副產物氣體由連續不斷的載氣帶走。如果所使用的基底物的晶體結構與所生成的產物的晶體結構相同或非常類似，通過控制反應條件產物有可能在基底物上一層一層地生長直至變成大單晶體。這樣的氣相沉積法又稱為氣相外延生長。如果反應腔是處於高真空狀態，而反應物入口是一直徑很小（小於反應物分子自由程）的孔，所構成的化學氣相沉積體系則稱為分子束外延體系。分子束外延法適合於半導體超晶格材料的制備。見化學氣相沉積。
圖1 化學氣相沉積反應裝置
化學氣相輸運法 將固體與揮發性化合物反應並在反應腔的不同部位析出固體產物。析出的固體化合物可以與反應物固體相同，也可以不同。此法適用於從粉末制備單晶或用於晶體物質的提純。典型的化學氣相輸運合成裝置示意見圖2。如果反應為吸熱，則傳輸方向是從高溫區到低溫區；若反應為放熱，則傳輸方向為從低溫區到高溫區。
圖2 鐵氧體(Fe3O4)的化學氣相輸運生長
光化學合成法 利用光活化反應物使其發生反應制備產物的方法。反應物被光照射後，可能吸收光子使其電子從基態躍遷到激發態。處於激發態的反應物能量較高，具有反應活性，可以發生各種各樣的光化學反應。光化學合成主要應用於有機分子體系，無機化合物的光化學合成則主要涉及有機金屬配合物合成，金屬、半導體以及絕緣體的激光光助鍍膜。
等離子體法 反應物處於等離子體狀態具有反應活性，可以發生化學反應生成相應的化合物。一些熱力學上不太穩定的化合物如臭氧等可用此法制得。用於無機合成的等離子體法主要是通過放電法產生，包括直流放電、低頻放電、高頻放電、微波放電和感應放電。將等離子體法與化學氣相沉積法結合可以制備光導纖維、太陽能電池薄膜、超導薄膜、金剛石薄膜以及合成氨、氮氧化物，以及用其他方法難以合成的化合物，如一氧化硫、二聚三氯化鍺等。見等離子體技術。
電解法 通過電氧化或電還原過程合成不同的組成、結構或不同聚集態化合物的合成手段。電解合成可以在水溶液、熔鹽或非水溶劑體系中進行。金屬、合金和鍍層可以通過電解水溶液和熔鹽制備；一些具有特殊氧化態或中間價態化合物、非金屬元素間化合物、混合價態化合物、簇合物、嵌插型化合物、非計量化合物等難以用其他方法合成的無機化合物均可以通過電解法獲得，如氟、活潑金屬、鈦和釩的低價化合物、過硫酸鹽、鹵素含氧酸鹽、高錳酸鹽等的制備多通過電解法實現。
仿生合成 又稱生物礦化。是模擬生物體形成無機生物礦物的過程。一般程序為：有機物的自組裝體和無機反應物在自組裝體與溶液的界面處發生化學反應並在自組裝體的模板作用下，形成無機–有機復合體。表面活性劑可以形成膠束、微乳、液晶、囊泡等自組裝體，通常用來作為仿生合成的有機模板。生物大分子以及生物體中的有機質也可以起很好的模板作用，如利用儲鐵蛋白的納米級空腔可以制備納米Fe3O4和CdS納米顆粒；利用細菌和紅鮑魚作為完整的生物系統可以合成高度有序的復合體，如有序方解石層和文石–蛋白質復合層。
無機化合物的復合、組裝與雜化 無機物–無機物、無機物–有機物復合形成的復合化合物往往具有新穎的化學物理性質，復合型化合物的合成和制備亦屬無機合成的范疇。無機復合物的制備主要有幾種手段：①材料的多相復合。主要包括纖維（或晶須）增強或補強材料的復合、第二相顆粒彌散材料的復合、兩相或多相材料的復合、無機物和有機物材料的復合、無機物與金屬材料的復合、梯度功能材料的復合及納米材料復合等。②材料組裝中的主–客體化學。如在微孔或介孔骨架主體中進行不同類型化學客體組裝以獲得具特殊功能的主–客體復合化合物。③無機–有機雜化化合物。無機離子或原子通過一定的化學鍵與有機分子或高聚物分子進行連接形成雜化型化合物，這類化合物往往具有無機物或有機物本身所不具有的性質和功能。
組合合成 因為尚無完善的理論能預測化合物的組成、結構和性能之間的關系，在探索新的功能性化合物和材料時，還隻能靠經驗和實驗一個一個地合成大量化合物，通過測試和篩選才能發現一個新的功能性化合物或材料。從1990年開始興起瞭一種組合合成和篩選方法，能快速地同時合成大量具有相似組成和結構的化合物，並有效地從中篩選出所希望的功效好的化合物材料。這種方法曾廣泛地應用於制藥工業以發現新藥。現已成功地運用到其他功能材料的合成與研究，如發現新的發光材料和高效催化劑。見組合化學。