カーボンナノチューブ（CNT）は様々な方法で合成されるが、商業生産に最も普及しているのは化学気相成長法（CVD）である。このプロセスでは、金属触媒上で炭化水素ガスを高温（通常800℃以上）で分解し、カーボンナノチューブを形成する。CNTの品質と収率は、温度、圧力、ガス流量、使用する触媒の種類など、いくつかのパラメータによって左右される。
化学気相成長法（CVD）：
CVDプロセスでは、多くの場合メタンやエチレンなどの炭化水素である前駆体ガスが、鉄、コバルト、ニッケルなどの金属触媒を含む反応器に導入される。ガスは高温に加熱され、分解して炭素が触媒粒子に付着する。その後、炭素原子が六角形構造に整列し、ナノチューブの円筒形が形成される。CNTの成長は、触媒の選択、温度、ガス組成などのプロセス・パラメーターを調整することで制御できる。プラズマエンハンスト化学気相成長法（PECVD）：
別の方法であるPECVDは、プラズマを利用して成膜プロセスを強化し、より低温（400℃以下）で、より高品質のCNTを成膜できる可能性がある。この方法は、ガラスやある種のポリマーなど、高温に耐えられない基板上にCNTを成膜する場合に特に有効である。プラズマを使用することで、ガスの反応性が高まり、低温でのCNT形成が容易になる。
グリーンおよび廃棄物原料：
新しい方法は、環境への影響を減らし、廃棄物を利用することを目的として、CNTを合成するためにグリーン原料や廃棄物原料を利用することに焦点を当てている。例えば、溶融塩中で二酸化炭素を電気分解することによりCNTを製造することができるが、製造される材料の品質には懸念がある。メタンを熱分解して水素と固体炭素にするメタン熱分解も、特に廃棄物や副生メタンを利用する場合には有望な方法である。
触媒化学気相成長法（CCVD）：
