元气骑士的武器合成系统是其核心玩法之一，通过将特定的基础武器组合，可以创造出性能更强大或效果独特的武器，这需要玩家熟悉各类合成公式。
近战武器的合成主要依赖于元素融合与基础形态的进阶，例如将战斧与火之杖或冰之杖结合，可以分别获得附带元素属性的火焰战斧或冰霜战斧，而火焰剑与冰霜剑融合则能生成威力更强的雷剑。光剑系列可以通过组合不同颜色来升级，例如光剑红、蓝、绿三色相合成光剑土豪金。一些特殊武器如重铸的圣剑，需要收集破碎的剑柄与剑刃才能合成。
远程弓弩类武器的合成公式较为多样，基础合成如两把弓或强弓可以合成巨弓。高阶合成则需要特定元素弓的组合，最典型的便是由火焰弓、珺之弓与冰霜弓三把武器融合而成的群星之弓。英雄弓与风之弓结合则能获得魔法弓。弩类武器如攻城弩与炸药包可以合成爆炸弩。
枪械武器的合成体系庞大且具有明确的进阶路径，突击步枪系列通过两把相同武器可以逐级合成强化突击步枪乃至更高级形态。冲锋枪与时代系列也遵循类似的规则，例如冲锋枪一代合成螺旋冲锋枪，欠欠时代冲锋枪可以逐步合成为次时代、次次时代等高级型号。霰弹枪方面，红黄蓝冲锋枪与骑士之拳能合成彩虹，彩虹再与加特林融合可得到彩虹加特林。一些特殊合成如杀猪刀与各类狙击枪能合成刺枪，而强化突击步枪与火箭炮结合则生成榴弹机枪。
法杖、投掷及特殊类别武器也有其合成逻辑，基础法杖如木棍与大葱能合成自然法杖。投掷武器中，两枚手里剑可合成风魔手里剑，两把风魔手里剑进一步合成风之手里剑。电弧手里剑合成量子手里剑，雷电战锤与电弧手里剑结合则生成宙斯之矛。游戏内还存在一些生活或趣味武器合成，例如两个塞子合成拔粪宝，无尽能量药水与无尽生命药水合成无尽恢复药水。
合成机制本身有特定条件与技巧，武器合成必须在地牢场景内进行，无法在骑士之家的锻造台直接完成。进行合成时，需要携带对应的武器，靠近地上放置的武器后，攻击键上方会出现合成按钮。需若武器上安装了配件，在融合前务必先切换武器卸下配件，否则配件会被消耗掉。部分合成武器需要玩家预先获得并研发对应的蓝图，才能在地牢中满足条件时进行合成。
