La synthèse divergente est destinée à préparer une quantité importante de composés à forte diversité structurale, à partir de seulement une molécule particulière ou un ensemble de réactifs.
En commençant avec un précurseur (A), une réaction particulière peut donner par exemple cinq nouvelles molécules :

Ce groupe de cinq molécules s'appelle la première génération. Chaque molécule peut maintenant être convertie en un nouveau sous-ensemble de molécules, la deuxième génération, par une seconde réaction :

et ainsi de suite.