合成繊維は石油やコールタールなどの化学物質を原料として、化学合成により人工的に作られた繊維です。ポリエステル、ナイロン、アクリルなどが代表例です。天然材料を全く使わず、ゼロから化学的に合成されることが特徴です。
化学繊維は天然材料（木材パルプなど）を化学的に処理して作られた繊維と、石油などから合成した繊維の両方を含む総称です。レーヨンやアセテートなどの再生繊維と、ポリエステルなどの合成繊維を指します。
化学繊維は親概念で、合成繊維はその一部です。化学繊維は天然材料の化学処理と完全合成の両方を含みますが、合成繊維は石油化学製品からの完全合成のみです。日常会話では化学繊維が広く使われ、学術的・産業的には合成繊維と再生繊維を区別する際に使い分けられます。対象として、化学繊維は人工繊維全般を、合成繊維は石油系素材に限定します。
科学的正確性を求める場合は「合成繊維」で石油由来を明確に。日常的・一般的な説明では「化学繊維」を使うのが無難です。消費者向けには化学繊維、技術者向けには合成繊維を選びましょう。