İnsanlar muhtemelen tarih yazılmadan önce bu maddeleri birleştirmeye başladılar. İnsanların yaklaşık 5.000 yıl önce metalleri (bakır ve kalay) birleştirerek bronz adı verilen esnek bir metal oluşturmaya başladığını biliyoruz. Bronzun icadı, çok çeşitli yeni aletler, silahlar ve zırhlar üretmeyi mümkün kıldığı için önemli bir olaydı. Bronz bir alaşımdır (birçok metal ve diğer elementlerin birleşimi) ve alaşımlar inşaat ve ticarette hammadde olarak kullanılmıştır. Geçtiğimiz birkaç yüz yılda, farklı elementlerin bir kombinasyonu paslanmaz çelik, hafif alüminyum, folyo ve diğer çok faydalı ürünlerin üretilmesine yol açtı. Günümüzde sentetik kimyasal bileşikler de Gıda endüstrisini dönüştürmüştür. 

Farklı elementlerin bir araya gelmesi, insanların ucuz ve lezzetli yiyecekler hazırlamasını ve kimyasal koruyucular kullanarak uzun süre muhafaza etmesini mümkün kılmıştır. Kimyasal bileşikler ayrıca gevrekten çiğnenebilir ve yumuşak olana kadar çok çeşitli yenilebilir dokular oluşturmak için kullanılır. Sentetik kimyasal bileşiklerin de ilaç endüstrisi üzerinde derin bir etkisi olmuştur. Aktif ve aktif olmayan Kimyasalları haplarda birleştirerek , araştırmacılar ve eczacılar artık çeşitli bozuklukları tedavi etmek için gerekli ilaçları üretebilirler.

19. yüzyılın başları, Kimya bilimi, sentetik kimyasalların keşfi ve üretimi için temel olan modern bilimsel prensiplerin gelişimiyle büyük bir ilerleme kaydetti. Atom teorisi, elementlerin ve bileşiklerin yapısını anlamamıza yardımcı oldu, Organik kimya, karbon temelli bileşiklerin sentezlenmesi ve anlaşılmasıyla ilgilenmeye başladı. 19. yüzyılın ortaları, Sentetik boyaların keşfi, sentetik kimyasalların endüstriyel uygulamalarında bir dönüm noktası oldu. 1856'da William Perkin, mor Boya olarak bilinen ilk sentetik boyayı keşfetti. Bu, boyaların sentetik olarak üretilebileceğini ve doğal kaynaklardan bağımsız olarak elde edilebileceğini gösterdi.

20. yüzyılın başları, Plastikler, sentetik kimyasalların en önemli ve yaygın kullanılan türlerinden biridir. 1907'de Leo Baekeland, bakelit adlı ilk sentetik plastik malzemeyi geliştirdi. Bu, dayanıklı ve şekillendirilebilir bir malzeme olarak büyük bir başarıydı ve modern plastik endüstrisinin temelini attı. İkinci Dünya Savaşı Sonrası, İkinci Dünya Savaşı sırasında, kauçuğun savaş malzemeleri için kritik önemi nedeniyle sentetik elastomerlerin geliştirilmesine odaklanıldı. Sentetik kauçuklar, sentetik elastomerlerin en önemli örneğidir ve lastik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı dönemde, sentetik liflerin geliştirilmesi de büyük bir ilerleme kaydetti. Naylon, polyester ve akrilik gibi sentetik lifler, tekstil endüstrisinde doğal liflere alternatif olarak kullanıldı.

Son 50 yıl, Son yıllarda, nanoteknoloji, polimer kimyası, ilaç geliştirme ve diğer ileri kimya alanlarındaki araştırmalar sentetik kimyasalların daha da gelişmesini sağladı. Yeni sentetik malzemeler, daha dayanıklı, hafif, esnek ve çevre dostu özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmaktadır. Sentetik kimyasallar, enerji depolama, elektronik cihazlar, ilaç tedavileri, çevresel koruma ve daha pek çok alanda önemli bir role sahip olmuştur. Sentetik kimyasal bileşikler, genellikle belirli bir amaç için tasarlanır ve spesifik özelliklere sahip olabilir. Endüstriyel üretim, ilaç geliştirme, plastik üretimi, tarım ilaçları, boya ve mürekkep üretimi gibi birçok alanda sentetik kimyasal bileşiklere ihtiyaç duyulur. Sentetik kimyasal bileşikler, laboratuvarlarda veya endüstriyel tesislerde sentezlenir. Bu süreçte, farklı kimyasal maddelerin reaksiyonları kullanılarak istenen bileşikler elde edilir. Sentetik bileşikler, daha önce doğada bulunmayan veya nadir bulunan bileşikleri de içerebilir.

Sentetik kimyasal bileşiklerin avantajları arasında daha fazla kontrol edilebilirlik, daha yüksek saflık derecesi, daha büyük üretim miktarları ve özelleştirilebilirlik bulunur. Bununla birlikte, sentetik kimyasal bileşiklerin çevresel etkileri ve insan sağlığı üzerindeki potansiyel riskler de dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, sentetik bileşiklerin üretimi ve kullanımı sıkı düzenlemelere tabidir. Örnek olarak, sentetik kimyasal bileşikler arasında farmasötik ilaçlar, plastikler, sentetik lifler, deterjanlar, boya ve mürekkepler, pestisitler, yapay tatlandırıcılar ve aroma vericiler gibi birçok farklı tür bulunabilir.

Polimerler, Sentetik olarak üretilen büyük moleküllerdir. Plastikler, elastomerler, naylon, polietilen gibi birçok farklı polimer türü bulunur. Farmasötik endüstride sentetik olarak üretilen birçok ilaç bulunmaktadır. Antibiyotikler, antidepresanlar, ağrı kesiciler, kolesterol ilaçları gibi birçok ilaç sentetik kimyasal bileşiklere örnektir. Tekstil endüstrisinde kullanılan sentetik lifler vardır. Polyester, naylon, akrilik gibi lifler sentetik olarak üretilir ve giyim, ev tekstili, halı, döşemelik malzemeler gibi alanlarda kullanılır. Boya ve mürekkep endüstrisinde kullanılan sentetik kimyasal bileşikler vardır. Farklı renklerde ve özelliklerde boyalar ve mürekkepler sentetik olarak üretilir. Gıda ve kozmetik ürünlerinde kullanılan sentetik aroma vericiler bulunur. Vanilin, etil vanilin, limonen gibi birçok aroma verici sentetik olarak üretilir.

Birçok farklı plastik türü sentetik olarak üretilir. PVC, polietilen, polipropilen, polistiren gibi plastikler, ambalaj, inşaat malzemeleri, elektronik eşyalar, otomotiv endüstrisi gibi birçok alanda kullanılır. Gıda ve içecek endüstrisinde kullanılan sentetik tatlandırıcılar bulunur. Aspartam, sakarin, sukraloz gibi tatlandırıcılar sentetik kimyasal bileşiklere örnektir. Tarım alanında zararlılarla mücadele amacıyla sentetik olarak üretilen pestisitler kullanılır. Insektisitler, herbisitler, fungisitler gibi birçok pestisit sentetik kimyasal bileşiklerdir.