由鐵粉與環戊二烯在300℃的氮氣氛中加熱，或以無水氯化亞鐵與環戊二烯合鈉在四氫呋喃中反應而得，也可采用電解合成法，采用環戊二烯、氯化亞鐵、二乙胺為原料合成二茂鐵可按下法操作。
攪拌下，向四氫呋喃中分次投入無水氯化鐵(FeCL3)，再加入鐵粉，在氮氣保護下加熱回流4.5h，得到氯化亞鐵溶液。
減壓蒸除溶劑四氫呋喃，得近干的殘留物。在冰浴冷卻下，加入環戊二烯和二乙胺的混合液，在室溫下猛烈攪拌6-8h，減壓蒸除多余的胺，殘留物用石油醚回流萃取。
將萃取液趁熱過濾，蒸除溶劑后，即得二茂鐵粗品。
用戊烷或環已烷重結晶，或采用升華法提出純，即為精制品收率73-84%。