氯甲烷的合成主要有以下幾種方法：
甲烷熱氯化法。該方法直接由甲烷氯化而成，從生成的各種氯化物中分離得到氯甲烷。在420℃的反應條件下，甲烷與氯氣的比例為10^6:1時，主要得到氯甲烷。
甲醇氯化法。包括液相法和氣相法。液相法中，甲醇氣體和鹽酸在氯化鋅水溶液中於130~140℃下反應生成氯甲烷，然後經過水洗、冷卻、壓縮、冷凝得到產品。氣相法中，在350℃下使甲醇和氯化氫氣體通過固體氧化鋁催化劑反應生成氯甲烷。
氣固相催化甲醇氫氯化合成。在這個方法中，甲醇蒸氣與副產的氯化氫氣體在催化劑的作用下反應生成一氯甲烷和水。反應熱由流動的熱媒移出，維持系統溫度。反應後的混合氣體經過激冷、提純、冷凝、分離，得到一氯甲烷產品。
液相催化甲醇氫氯化法。原料甲醇氣體與氯化氫氣體混合後進入含有液相催化劑的反應釜中，在一定溫度、壓力下進行反應。反應後的氣體經過冷凝、吸收、水洗、鹼洗和乾燥，最終得到一氯甲烷產品。
直接合成法。在這個方法中，甲醇和氯化氫氣體在氯化鋅溶液中於140~165℃下反應生成氯甲烷。氯化氫氣體由鹽酸解吸而來，與氣化的甲醇混合後進入合成釜進行反應。
這些方法各有優劣，選擇哪種方法取決於具體的生產需求和條件。