光化学合成是指在光的作用下进行的化合物合成研究。光化学反应的完成时光致电子激发态的化学反应。通常用紫外光和可见光，使电子从基态跃迁到激发态，然后，这一激发态再进行其他的光物理和光化学过程。与光化学反应相对的便是热化学反应。
用于光化学合成的光源主要是汞灯光源。它可以提供200~750nm〔紫外光到可见光〕范围内的辐射光。
目前主要用于有机化学中合成金属配合物方面。
根据反应的类型，光化学合成可以分为以下若干类:
光水合反应：
有机金属配合物有的可以发生光异构化反应：
参与此类反应的配合物一般都是双核或多核的。键的断裂可以发生于同一种金属键之上，亦可以发生于不同种类的金属之间的键上。
电子转移反应中所涉及到的电子的激发态种类多样，其中包括：
此类反应可以用于制备低价的金属配合物，利用光照分解水制备氢气和氧气也属于光氧化还原反应。
此反应应在敏化剂的作用之下进行。敏化剂主要用来传递能量或者生成自由基从而参与反应，之后与反应物发生作用再被还原成为敏化剂。比较常见的光敏化反应有汞敏化反应。
维生素D3光化学合成技术已经发展成产业化，前景广阔。
