Kể từ khi lần đầu tiên Faraday nghiên cứu sự tạo thành keo vàng bằng cách khử AuCl4 - bằng phospho năm 1857, đã có nhiều phương pháp tổng hợp keo vàng nano được công bố. Nói chung, phương pháp tổng hợp vàng nano có thể được chia thành ba nhóm chính: nhóm phương pháp hóa học, nhóm phương pháp bức xạ và nhóm phương pháp khử sinh học. Phương pháp bức xạ sử dụng các bức xạ tử ngoại, khả kiến, vi sóng, bức xạ gama,... để khử AuCl4- về Au0 trong sự có mặt của chất ổn định thích hợp. Phương pháp này cho hiệu suất tổng hợp cao nhưng yêu cầu phải có thiết bị tương ứng. Nguyên tắc chung của phương pháp khử hóa học là sử dụng một chất khử nào đó để khử Au3+ trong muối vàng thành nguyên tử Au0, để tránh sự kết dính các hạt lại với nhau, chất bảo vệ được sử dụng. Tùy thuộc vào các chất khử và điều kiện phản ứng mà các hạt vàng cầu với kích thước khác nhau được tạo ra. Các hạt vàng có kích thước lớn hơn từ 15-25 nm được Turkevich tổng hợp trực tiếp khi sử dụng chất khử trisodium citrate ở 1000oC và Frens (1973) đã cải tiến phương pháp của Turkevich bằng cách thay đổi tỉ số nồng độ Au3+/Citrate và thời gian gia nhiệt phản ứng để điều khiển động học sự phát triển của hạt, làm tăng kích thước hạt lên tới 150 nm.
Tổng hợp hạt bằng phương pháp nuôi mầm: Để khắc phục hạn chế của phương pháp tổng hợp trực tiếp là khó tạo được các hạt dạng cầu, đơn phân tán, có kích thước lớn trên 50 nm, nhiều nhóm nghiên cứu đã tổng hợp hạt bằng phương pháp nuôi mầm. Năm 2000 Natan và cộng sự đã sử dụng trisodium citrate để khử HAuCl4 trong dung dịch có chứa các hạt nano vàng đường kính 12 nm được gia nhiệt tới 1000oC. Phương pháp này có thể tổng hợp được các hạt nano vàng trong dải từ 20 nm - 100 nm.
Tuy nhiên, mỗi phương pháp chỉ có thể tạo ra hạt nano vàng trong một dải kích thước và chúng đều có những hạn chế nhất định. Hiện tại chưa có một phương pháp đơn giản nào tạo được hạt nano vàng với kích thước kiểm soát được trong dải rộng, không dùng hoạt động bề mặt và thực hiện ở nhiệt độ phòng.