שיטות לסינתזה כימית של פפטידים כוללות סינתזת פפטידים בשלב-תמיסה וסינתזת פפטידים מוצקה-. סינתזת פפטידים בשלב-תמיסה כוללת צימוד של חומצות אמינו בתמיסה; הוא ממשיך בדרך כלל בכיוון C-למסוף ל-N- ומתאים לסינתזה של פפטידים קצרים (למשל, כאלה המכילים פחות מ-10 חומצות אמינו). אסטרטגיות ההגנה הנפוצות כוללות את שיטות BOC (tert{10}}butyloxycarbonyl) ו-Z (benzyloxycarbonyl). גישה זו מציעה יתרונות כמו עלות נמוכה יותר וקלות התרחבות-, אם כי היא מחייבת טיהור של מוצרי ביניים. ריאגנטים הצימוד העיקריים המשמשים הם מסוג carbodiimide (למשל, DCC); עם זאת, אלה עלולים לגרום לתגובות לוואי של גזירה, אשר ניתן לדכא באמצעות הוספת תוספים כגון HOBt.
העיקרון הבסיסי של סינתזת פפטידים מוצק- כרוך בשיבוש חומצת האמינו הקצה -C של שרשרת הפפטידים על גבי תומך מוצק (כגון שרף). לאחר מכן, שרשרת הפפטידים מתארכת בהדרגה באמצעות סדרה של שלבים שחוזרים על עצמם הכוללים ביטול הגנה, הפעלה וצימוד; כיוון הסינתזה בדרך כלל ממשיך מקצה C-לקצה N-. אסטרטגיות ההגנה העיקריות המופעלות הן שיטות BOC (tert-butyloxycarbonyl) ו-Fmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl), כאשר שיטת Fmoc הופיעה כגישה הדומיננטית בשל תנאי התגובה הקלים שלה. ריאגנטים מצמדים הנפוצים כוללים גם ריאגנטים מסוג קרבודיאימיד- (למשל, DCC) וגם מלחי אוניום (למשל, HBTU). לאחר סינתזה, יש לפצח את הפפטיד-בדרך כלל באמצעות ריאגנטים כגון TFA או HF-כדי לפלוט אותו מתמיכת השרף.
הבחירה בשיטת סינתזת פפטידים מותנית באורך שרשרת הפפטידים ובמאפיינים הספציפיים של הרצף שלה: סינתזת -פאזה מוצקה מציעה יעילות גבוהה וניתנת לאוטומציה בקלות, מה שהופך אותה-למתאימה לסינתזה של פפטידים באורך בינוני- (למשל, כ-30 חומצות אמינו); לעומת זאת, סינתזת שלב-תמיסה מתאימה יותר לייצור פפטידים קצרים. עבור פפטידים "קשים"-כגון רצפים המועדים להצטברות או כאלו המכילים חומצות אמינו מיוחדות, ניתן להשתמש באסטרטגיות אלטרנטיביות -כגון שיטת פסאודופרולין או שיטות הגנה מסוג *אורטו*-hydroxybenzyl-.