硫酸二甲酯的合成方法主要包括以下幾種：
甲醇酯化法。甲醇與濃硫酸在40~60℃的溫度下進行酯化反應，生成硫酸二甲酯。
硫酸氫甲酯法。首先用甲醇和硫酸反應生成硫酸氫甲酯，然後硫酸氫甲酯與甲醇在120~145℃下反應生成硫酸二甲酯。
二甲醚與三氧化硫合成法。二甲醚與三氧化硫在60~80℃下反應生成硫酸二甲酯。
無水硫酸與甲醇直接反應法。無水硫酸與甲醇在適當條件下直接反應生成硫酸二甲酯。
鈉鹽法。使用鈉鹽作為原料進行反應。
氯磺酸合成法。使用氯磺酸作為原料進行反應。
用無水硫酸鈉進行真空蒸餾。
這些方法各有優劣，例如甲醇酯化法反應條件溫和、操作簡單、產率較高，而真空蒸餾法則可以得到高純度的最終產品。