DNA je deoksiribonukleinska kiselina koja se sastoji od šećera deoksiriboze, dušičnih baza i fosfata te formira dvostruku zavojnicu. Sintetski geni su dugačke sintetske molekule DNA koje se dobiju spajanjem kraćih oligonukleotida. Sinteza oligonukleotida je sinteza kratkih fragmenata nukleinskih kiselina. Najvažnije metode za stvaranje sintetskih gena su fosforamiditna sinteza, lančana reakcija polimeraze (PCR) i lančana reakcija ligaze (LCR). Najčešće se koristi sinteza na čvrstom nosaču koja koristi fosforamidite koji se ugrađuju u rastući lanac. Sinteza na čvrstom nosaču je automatizirana pomoću računala. Može se izvoditi u koloni ili na mikročipu. Fosforamiditnom metodom se uglavnom sintetiziraju kraći oligonukleotidi koji se kasnije mogu produživati pomoću lančane reakcije polimeraze ili lančane reakcije ligaze. U lančanoj reakciji ligaze se koristi termostabilna ligaza za povezivanje kratkih oligonukleotida. Za razliku od lančane reakcije ligaze, lančana reakcija polimeraze ne koristi ligazu već polimerazu. Pomoću lančane reakcije polimeraze mogu se napraviti milijuni kopija određenog slijeda DNA. Sinteza oligonukleotida na čvrstom nosaču omogućava sintezu novih gena po mjeri. Prilikom sinteze oligonukleotida mogu se javiti pogreške kao što su delecije, umetanje i supstitucija baza što smanjuje kvalitetu produkta. Pogreške koje ostaju u oligonukleotidima se kopiraju u komplementarni lanac pomoću lančane reakcije polimeraze. Postoje razni mehanizmi koji uključuju specifične proteine koji sudjeluju u popravljanju krivo sparenih baza. Jedan od primjera primjene sintetskih gena je sinteza genoma bakterije Mycoplasma mycoides. Sintetski genom je prenesen u srodnu bakteriju M. capricolum kojoj je prethodno izbačen genom, pri čemu se novonastala stanica normalno replicirala i sintetizirala proteine kodirane sintetskim genomom. Budući da je genetski kod degeneriran, moguće je mijenjanjem kodona utjecati na povećanje proizvodnje proteina što se naziva optimizacija kodona. Sintetski geni se koriste i u mutagenezi što je metoda za proučavanje funkcija gena.