De viktigaste vägarna till nitrobenzaldehyd börjar med nitrering av styren och cinnaminsyra följt av omvandlingar av de resulterande 2-nitrostyren- och 2-nitrocinnaminsyrorna. Cinnamaldehyd kan också nitreras, t.ex. i en lösning av ättiksyraanhydrid i ättiksyra, med hög avkastning till 2-nitrocinnamaldehyd. Denna förening oxideras sedan till 2-nitrocinnaminsyra, som dekarboxyleras till 2-nitrostyren. Vinylgruppen kan oxideras på ett antal olika sätt för att ge 2-nitrobenzaldehyd.
I en syntetisk process mononitreras toluen vid kalla temperaturer till 2-nitrotoluen, där cirka 58 % omvandlas till orto-isomeren, medan resten bildar meta- och para-isomerer. 2-nitrotoluen kan sedan oxideras för att ge 2-nitrobenzaldehyd.
Alternativt kan 2-nitrotoluen som bildats ovan halogeneras till en 2-nitrobenzylhalogenid följt av oxidation med DMSO och natriumbikarbonat för att ge 2-nitrobenzaldehyd, som därefter renas med skapandet av en bisulfitaddukt.
Nitreringen av bensaldehyd ger mestadels 3-nitrobenzaldehyd, med ett utbyte på ca 19 % för ortho-, 72 % för meta- och 9 % för para-isomeren. Av denna anledning är nitrering av bensaldehyd för att ge 2-nitrobenzaldehyd inte kostnadseffektiv.