中国炼丹活动起源于公元前3世纪。东汉魏伯阳所著《周易参同契》是现存世界上最早的炼丹术理论著作，书中提到当时的炼丹家有《火记》600篇，可见当时火法炼丹已积累了大量经验。晋代炼丹家葛洪的《抱朴子》，对汉晋以来的炼丹术作了详细记载和总结。但真正的炼丹术却起源于秦始皇。 秦始皇终其一生，都对神仙方术抱着疯狂的幻想。
《史记》里记载，秦始皇20多岁的时候，就迷上了长生药和“真人术”。为了达到修仙的目的，在炼丹方士卢生等人的鼓动下，秦始皇甚至把皇宫搬进咸阳地宫，足不出户呆在里面，一面批阅奏章，一面“接引”神仙，不许外人打扰。这样的记载就在《史记》里能找到若干处。 至少，秦始皇“坑儒”之前就在炼丹。而他以水银为陵墓地宫的江河湖海，也很可能暗示着他到死都深信，丹砂水银对帮助他死后继续统治这个“万世”江山有着神奇的魔力。
事实上，巴清在更早的战国末期，就已经接管其家族经营的庞大丹砂水银帝国了。而她掌握的神仙方术，也很可能在这个时候就进入了秦始皇的视野。 宋代学者刘攽有《女贞花》一诗写道：“巴妇能专利丹穴，始皇称作女怀清。此花即是秦台种，赤玉烧枝擅美名。” 黄老方术已于战国时萌芽，秦始皇、汉武帝亦好神仙和长生之说。诸方士如李少君、栾大等在朝廷服务，武帝时刘安也是著名的炼金丹人物，其著作《淮南子》曾提到汞、丹砂、雄黄等药物。至景帝炼金风气流行，西汉末的王莽也喜神仙思想和炼丹术。另外，道教亦与炼丹术扯上关系，道教创办者张陵亦被称精通此术。
东汉前炼丹术有两个不同传统：一是致力寻找长生不老药；二则试造黄金。东汉时两个传统汇合为一，炼丹术家尝制长生不老药，而促成两个传统结合的因素实与医药发展有关，因此许多著名炼丹家如葛洪、陶弘景等同时是大医药家。葛洪对炼丹术和早期的化学贡献保留在《抱朴子内篇》内，纪录了许多长生不老药(如太清丹、金液)及它们的制炼方法。
以上是一种流传已久的信仰，更指出凡人也能脱胎换骨成神仙，此变形可用阴阳五行的理论作解释。 在春秋战国时期，是奴隶社会的盛世，诸子百家争鸣，生产也达到鼎盛时期。说到“鼎”，这是古代的烹饪器，也是记载功勋的礼器，黄老道家说黄帝造九鼎，鼎就成了传国之宝。考古发掘的文物，如有名的司母戊大方鼎，说明在当时冶炼青铜(铜锡合金)和铸造技术都已达到极高水平。《周礼考工记》中就已经记载了合金成份不同而性质不同的“六齐”规则。
鼎本是煮肉汤和食品的器具。但这时人们就希望在鼎中也能炼出一些别的东西。传说秦穆公的女婿萧史就在宫中炼丹，他曾经炼成“飞雪丹”给秦穆公的女儿擦在脸上(实际上是炼成的铅粉)。他也许可以算是最早的化学家。
由于各种金属矿物都是由土中开采出来的，所以在五行生克学说中就有土生金的说法。于是当时就有一种设想，那就是认为矿物在土中会随时间而变的。例如认为雌黄千年后化为雄黄，雄黄千年后化为黄金。朱砂200年后变成青，再300年后变成铅，再200年成为银，最后再过200年化成金。能不能加速这种变化呢？这时就产生了夺天地造化之功的思想，企图在鼎中能作到“千年之气，一日而足，山泽之宝，七日而成”。于是就在鼎中放入各种药物，封闭后进行加热烧炼，以为可以炼出贵重的金银来，这样炼金术在战国末期就萌芽了。到了秦皇汉武时期，由于最高统治者的支持，炼金术就大发展起来，这时不仅要由低贱的金属如铜、铁等制造出贵重的金、银来，还要为统治者修炼出吃了能长生不老的仙丹来。所以在中国发起的这场探索活动应该叫做“金丹术”。他们把人与物相类比，认为黄金和玉都是不朽不坏的，所以最好能由金和玉中提出精华来给人吃，于是就有“服金者寿如金，服玉者寿如玉”的理论。这时炼丹家就希望能炼出一种名叫“金液”的神秘物质，人吃了可以长生不老，与普通物质配合就能变成黄金。 最早热衷于炼丹术的是西汉的淮南王刘安，他在他的宫中召致了方士千余人修炼金丹和表演特异功能，后来又编写了《淮南子》，还有《淮南万毕术》等著作，但可惜《万毕术》一书现已失传。
淮南王刘安后来因谋反而被杀，刘向抄淮南王的家时得到一部炼黄金的秘书，就自己也去试炼，但一直不成功。汉武帝刘彻是刘安的侄子，也热衷于方士的奇怪表演和炼丹术，他召致了不少特异功能的人进宫，表演成功了就封为将军，甚至把公主下嫁，但骗局一旦被揭露又立刻拉出去砍头。
在汉代是炼丹兴起的时期，虽然真金没有炼出来，却制成了多种貌似黄银和白银的假金。更发现了许多种化学反应，最主要是铅、汞、硫、砷等之间的反应，还创造了各种炼丹仪器和提炼药品的方法。
到了东汉时期，魏伯阳编著了一部炼丹术的著作《参同契》，这是世界公认现存的最古老的炼丹书(外国现存的最老的炼金术著作是圣·马克书稿，是公元十世纪的抄本)。实际上《参同契》是魏伯阳钻研总结了前人大量的炼丹书“火记六百篇”后总结的理论著作，他把物质分为阴阳两大类，提出要产生新物质必须阴阳配合，同类物质在一起是不会化合的。他还指出如果是“药物非种、分剂参差、失其纪纲”时，那就会“飞龟舞蛇，愈见乖张”，这实际是炼丹过程中发生爆炸的情况(这正是炼丹家发明火药的前奏)。
黄金时代
晋代葛洪编著的《抱朴子》也是有名的炼丹书，葛洪指出这些隐语严重阻碍了炼丹成果的正确传播。此后，注释药物隐名的著作成为炼丹的指导书。到了唐代，几乎各代皇帝都喜欢炼丹术，在这时中国的炼丹术发展到全盛时期，许多炼丹著作有了更实际的内容，并且也很少用隐语了。
化学Chemistry，源于阿剌伯炼金术Al-Kimiya.。据曹元宇教授考证，这是源于中国金丹术中最重要的追求目的——金液。金液的泉州语言正是Kim-Ya,而泉州正是唐代最繁盛的通商口岸。而阿剌伯炼金术的鼻祖Geber(？—～780年)就曾经著过一本名叫《东方的水银》的炼丹书。Geber的最大贡献是用绿矾、硝石与明矾蒸馏而制得了硝酸。这对于后来在欧洲研究溶液而发展了化学的贡献极大。而我国则以火炼金丹为主，未能认真研究溶液中的反应和产生的气体(中国的“气”是抽象的)。这也是东西方发展途径不同的原因。
葛洪时代后长生不老药的故事继续吸引了许多皇帝，如此魏道武帝拓跋珪于京师设仙坊炼药，太武帝拓跋焘召韦文秀问方士金丹之事和命人入山访仙，徐謇采营炼丹为孝文帝制金丹，实现延年法等。右图为(丹房须知)所载火炉。
后晋末至晚唐期间中国炼丹术进入黄金时代。著名炼丹术家、医药家和药物学家贡献至极，他曾为梁武帝萧衍炼丹，传有《道藏》中《三十六水法》的书，对研究化学中以水为媒介的无机反应颇有帮助。与此同时，炼丹术家楚泽编订了苏元明的著作《太清石壁记》，记载了各种丹药的成份和炼制方法，如九鼎丹法，苏在金英丹方中也解释当时化学家所用的隐名。
许多皇帝因服食丹药中毒身亡，如晋哀帝、唐宪宗、唐穆宗等，因此许多专家均提出方术丹药不可尽信的警告。如金英丹含水银和砷，含有毒素，但中国人仍坚持炼丹，因不是所有丹药都是有毒的，有人亦以金丹毒为戒，改用其它方法追求长生，而且中国人以毒攻毒的观念在现代医学上是成立的。 8世纪,在阿拉伯的首都报达（即巴格达）出现了炼丹术，阿拉伯人称之为al-kimiya(al为冠词，kimiya据考证可能是由汉语“金液”两字的古音kim-ya变来),内容不仅包括炼金、制药，而且也追求一种叫作阿尔伊克西尔(al-iksir)的万应灵丹，指望用它来使人长寿，并用以点金。穆斯林世界本来没有肉体永生的说法，不会产生制作长生药的方术，他们的炼丹术从思想基础和具体内容来看显然与中国有关。但是，阿拉伯炼丹术吸收了中国和欧洲的有关知识，在理论与实践上都有所发展。约在12世纪，阿拉伯炼丹术随着伊斯兰教的势力传播到欧洲。al-kimiya演变为 alchimia或alchemia。欧洲炼丹术既由阿拉伯接受了东方的有关思想和知识，同时又进一步加入古希腊的哲学思想和制造假金、银之类的原始化学工艺知识，因而面貌为之一新；不过在内容上还是相似的，除炼金、制药之外，也追求万应灵丹如“耶黎克色(elixir)”或“哲人石”之类，正和中国的“神丹”、阿拉伯的“阿尔伊克西尔”一样。经过数百年的传播和发展后，由于社会生产发展的缘故,炼丹术在欧洲成为近代化学产生和发展的基础，从而由上述alchemia和alchimia演变出化学的德文字Chemie和法文字chimie，以及英文字 chemistry。在中国习惯上称阿拉伯和欧洲的炼丹术为炼金术，其实这两种炼丹术的内容大致与中国的相似，并不仅限于炼金。
附：魏伯阳的《周易参同契》
魏伯阳在《周易参同契》书中记载了铅、汞、硫等的化合和分解的知识。但是魏伯阳有一大缺点，就是书中使用了各种隐语，例如：“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存，将欲制之，黄芽为根”。实际上，河上姹女是水银，水银加热就会蒸发(飞)不见了。要想固定水银，就要加入黄芽，黄芽就是硫黄，这时加热后就会生成红色的硫化汞，“望之类白，造之则朱”。
魏伯阳用隐语著书与当时(东汉)的文化风尚有关，当时隐语(即字谜)盛行，例如曹操和杨修看到曹娥碑上写的“黄绢幼妇外孙荠臼”他们先后独自猜出是“绝妙好辞”四个字。实际上在“参同契”中，魏伯阳连自己的名字也是用隐语表示：“委时去害，与鬼为邻；百世一下，遨游人间；陈敷羽翮，东西南倾，汤遭厄际，水旱隔并。” 我们现在能看到的最早的炼丹著作是西汉时期的“三十六水法”和“黄帝九鼎神丹经”，都没有隐语，操作方法，药品名称和用量都十分清楚，只是东汉魏伯阳以来，各种炼丹著作中隐语层出不穷。甚至炼丹家最常用的水银就有：姹女、玄水、陵阳子明，赤帝流珠、长生子、赤血将军……等五十余种隐名；而硫黄也有：石亭脂、黄芽、黄英、将军、阳侯、太阳粉、山不住、法黄、黄烛……等三十余种隐名。
