炼丹术在我国有其悠久的历史，形成于公元前二世纪的汉武帝时代，而以前三世纪的秦始皇时代为先驱。它是炼制长生不老之药的方术，从事这种技术的人，起初称为方士，后来又称为道士或丹家。《史记》和《汉书·方技列传》中曾列举了一些方士的姓名，如少翁、栾大、宽舒、公孙卿、李少君等，这些都是见于记载的人物，而不见于记载者为数当然不少，其中之一就是魏伯阳，他的事迹无可考，所著《周易参同契》，其中有汞和锡制炼方法的记载，是世界上最早的一部炼丹著作，也是世界上最早的制药化学记载。
在两晋南北朝200多年中，是炼丹风气盛行的时代，最著名的炼丹家，应数葛洪和陶弘景，葛洪曾做过很多化学实践。他说：丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。可见硫化汞制水银，在公元二世纪就有了详细的记录。他还做过升华试验，所得的“赤乳”即是升华的结晶体。他又观察到铜盐的取代作用，对制外表像黄金和白银的几种合金，在“金丹”篇里有详细的记载。陶弘景也善于炼丹，《梁书》本传说他在大通中（527-528）为武帝制造“善胜”、“成胜”二丹，并为佳宝。他的著述颇多，关于物质性能及其变化的现象，叙述也很清楚，如在“消石（硝酸钾）条”下，陶弘景说：“以火烧之，紫青烟起，云是真消石也。”这简直是近代分析化学所用以鉴别钾盐的火焰实验法，在当时是用此鉴别消石与芒硝，为炼丹所需要。隋、唐以后，伴随着社会经济的发展，炼丹术进一步兴盛，出现了不少著名的炼丹家，如孙思邈、孟诜、陈少微、张果等人，他们在炼丹上作出了很多贡献。
遗憾的是，求长生不老之药为目的的炼丹术，炼出来的丹药，不但不能使人服了成仙，反而促使人们中剧毒而死。早在西汉，诗人就有“服食求神仙，多为药所误”之叹物。晋贾后饮金屑酒而死的。北魏道武帝以服五石散，精神失常而死②。唐代太宗、宪宗、穆宗、武宗、宣宗，以及臣下如杜伏威、李道古、李抱真都因服丹药中毒致死。太学博士李千受方士柳贲药，服之下血死，又归登、李虚中、孟简等七人俱以服食丹药而毙。五代时，梁太祖服方山道人庞九经所进金丹“眉发立堕，头背生痈，及至弥留，为颖王所弑”。南唐列祖服金石药，患疽致死。其他因服食丹药而丧命者，屡见于史籍记载。到了唐代末年，引起了很大的反响，宋代尚有烧炼金丹的，到元、明时代，金丹术便渐趋衰微了。
丹家有外丹、内丹之分，外丹以服食丹药为主，内丹以运气为主，或称导引，现在称为气功治疗。魏伯阳、葛洪、陶弘景都是内外兼修的，至隋代苏元朗始谓吐纳、辟谷、房中术等方法为内丹，而以烧炼药物为外丹，于是有内丹、外丹之分。外丹主要是汞、铅、砷（雄雌黄是砷的硫化物）的化合物，它们中间可溶解的，都是具有强烈毒性的物质。因此不可避免地要中毒，由于中毒事件不断发生，使服食者不敢再尝试，炼制者也得到了经验教训，以致外丹渐为世人所遗弃。但是炼丹家在长期的制炼过程中，对于物质性能及其变化，还是多所接触的，因而在化学方面，却能作出了一些贡献，如水银的来源和性质，汞剂的形成，红色硫化汞的形成，铅的化学变化，铁与铜盐进行金属置换作用等物质变化的认识，都是非常科学的。就炼丹术来说，外丹最后总归失败，而作为内丹组成部分之一的吐纳术，以及与服食相关的医药学中之本草学（作为制备药物的炼丹术）则仍在继续发展下去。
炼丹术与一般药物学是有区别的，它的特点，侧重于金石之药。一般的药物学，包括来自草木禽兽的药品，由于其中草木之药占绝大部分，故称之为“本草”。历来都以《神农本草经》为经典著作，书中不老延年之药，列为上品。炼丹家所用之药物，如丹砂、云母、矾石、滑石、硝石、曾青（以上属上品），雄黄、雌黄、石硫黄、水银、石膏、石胆（以上属中品），铁粉、铅粉、粉锡、矾石（以上属下品）等，都在其内。这些事实，就充分地说明了本草学与炼丹术在发展的初期，便是有密切联系的。唐《新修本草》是世界历史上第一部完善的药典，书中提到（1）银膏制法（即是银锡的汞剂），（2）银箔烧制银粉，（3）硇矽可为焊药（焊接金属），（4）铜绿制法等。宋代《图经本草》记载：（1）用生熟铁制成钢铁（是灌钢法所制出的钢），及用以磨莹铜器的铁精（为三氧化二铁），（2）用绿矾制备绛矾（Fe2O3），（3）用铅来制造密陀僧（PbO），还说明从铅银合金中提银的方法。明代《本草品汇精要》记载：（1）以炉甘石炼黄铜，（2）以水银炼制水银粉，即轻粉（Hg2C12），（3）以水银硫黄炼制灵砂。以上这些，都是往昔医药家从炼丹术中所获得的制药化学知识。李时珍著《本草纲目》，他首先批判了炼丹家服食成仙的谬论，但他并不否定一切，而是把那些实际有用的知识继承下来，加以整理和扩充，如：（1）首先记录了劳动人民所创造的一种比色法，来估量金子的成分和对金铜合金的鉴别法；（2）指出各种含铜合金的制炼，其中所说镍铜合金的白铜，是我国首先发明的；（3）以醋制铜生绿（醋酸铜）；（4）轻粉制法的简化；（5）灵砂制法，引用古代炼丹家在化学上的具体成就；（6）醋制铅粉法（碳酸铅Pb（OH）2·2PbCO3）。欧洲所谓荷兰法的制法，与李时珍所记载的这一制法，其原理和步骤几乎完全相同，但它的最早记录是在公元1662年。迟于《本草纲目》约百年左右。
现在中药里的红升丹、白降丹、铅丹等较纯的无机药品，都供外用，这可以说是古代炼丹术的直接产物。
