全基因合成 (Gene synthesis) 即基因人工合成,是重要的基因获取手段之一，是指利用生物化学的方法将人工合成的寡核苷酸拼接成基因的一种技术。基因合成的原料是寡核苷酸，所以人工合成的基因序列不受模板的限制。

基因化学合成使合成任何基因序列成为可能。如果说基因是生命软件, 基因合成就是编写生命程序, 这是与传统的基因克隆技术不同的地方,后者是直接拷贝自然界已有的程序,自然受限很多。基因化学合成虽然不像PCR那样能实现迅速高效的扩增，但却有着不需要模板，直接面向序列等无法替代的优势。

全基因合成通常伴随着密码子优化。

功能蛋白的外源宿主表达是现代生物技术的基础，然而很多蛋白由于可能包含有抑制表达的因子：如有机体使用了不常用的密码子等，在外源宿主中很难表达。日益发展的基因设计与合成技术使通过基因设计改善蛋白表达成为可能，例如，可以通过基因设计使基因与宿主的密码子使用频率相匹配来提高蛋白表达水平。密码子优化不仅包括密码子优化，还可以包括mRNA结构修正、翻译起始位点的优化等。