Višekomponentne reakcije razlikuju se od klasičnih reakcija s dvije komponente zato što nije potrebno imati više koraka pri sintezi neke molekule. Sinteze se mogu provesti koristeći tri do sedam ili osam reaktanata, koji reagiraju u istoj reakcijskoj posudi. Neke od važnih višekomponentnih reakcija su npr. Streckerova, Hantschova i Mannichova reakcija. Među višekomponentne reakcije spadaju i neke reakcije s izocijanidima. Najpoznatije višekomponentne reakcije s izocijanidima su Passerinijeva (P-3CR) i Ugijeva (U-4CR) reakcija. U Passerinijevoj reakciji reakcijom tri komponente – aldehida, izocijanida i karboksilne kiseline, nastaje α-aciloksikarboksamid. Uporabom različitih polaznih spojeva dobivaju se knjižnice raznovrsnih produkata. Moguće je koristiti i reaktant s dvije funkcijske skupine pri čemu se dobivaju ciklički spojevi. Ugijevom reakcijom se iz četiri komponente, karbonilnog spoja (aldehida ili ketona), amina, izocijanida i karboksilne kiseline, dobiva αacilaminoamid. Kao i kod Passerinijeve reakcije, moguće su varijacije produkta korištenjem različitih polaznih spojeva. Ugijev produkt sadrži dvije amidne veze, te su razvijene metode sinteze peptidomimetika koristeći Ugijevu reakciju. Intenzivno se istražuje i korištenje višekomponentnih reakcija pri sintezi prirodnih spojeva i lijekova, budući da se sinteza provodi u jednom koraku, a dobiveni produkti su podložni i dodatnim modifikacijama.