煉丹術是古人為求“長生”而煉製丹藥的方術。遠在戰國時期，一些帝王將相、達官貴人，奢望能夠長生不死，永享人間榮華富貴，派人到處訪求長生之方和不老之藥。為了迎合統治者的這一需要，當時出現了不少專門從事煉丹的方士，他們把不同的礦物合在一起煉成各種丹藥。在他們看來，丹藥是金石所煉成，人服了丹藥之後，就能像金石一樣，永不敗壞。秦始皇、漢武帝都很迷信丹藥，於是，煉丹術就在統治者的大力倡導下迅速發展起來。
公元前142年，魏伯陽總結了曆代的煉丹經驗，寫成了世界上第一部煉丹專著——《周易參同契》。書中第一次記載了煉丹工具，以及煉丹所用的藥劑，如汞、鉛、硫黃、胡粉、硇砂、銅、金、雲母、丹等，並介紹了汞和錫的煉製方法。書中還有“胡粉投火中，色壞還為鉛”、“故鉛外黑，內懷金華”的記載，反映出古人已掌握鉛與鉛的化合物之間的轉化反應。當時古人不但能從丹砂中煉製水銀，而且在《神農本草經》裏已有用汞劑和砷劑治療疾病的論述，從中可以看到，化學藥物的發現是和煉丹術的發展密切相關的。
我國煉丹史上最負盛名的代表性人物是東晉的葛洪。葛洪繼承前人的煉丹理論，係統總結當時的煉丹經驗，寫成《抱樸子·內篇》，內有金丹、仙藥、黃白三部分，共21卷。書中詳細記述了許多製藥化學的試驗。如“丹砂燒之成水銀，積變又還成丹砂”，這就是說硫化汞(丹砂)加熱分解出汞(水銀)，汞再和硫化合成硫化汞。又如“以曾青塗鐵，鐵赤色如銅”，曾青就是硫酸銅、硫酸銅溶液和鐵發生反應，鐵能取代硫酸銅中的銅，因此，鐵就會赤色如銅，這是金屬置換反應。書中還記載了他所做的汞的“升華”實驗得到了“升丹”和“降丹”等藥物。繼葛洪之後，南北朝的陶弘景也善於煉丹，他曾用朱砂、曾青、雄黃等煉出“色如霜雪”的“飛丹”，又把一些煉丹經驗記錄下來，著成《合丹法式》一書。另外還有《集金丹黃白要方》1卷，《服雲母諸石藥消化三十六水法》等煉丹著作。
到了唐代，煉丹術又有了新發展。煉丹用的原料較晉代有所增加，如把硇砂、白砒等用於煉丹，在《抱樸子》裏就沒提到。由於用了較多種類的煉丹原料，唐代煉製化學藥物的水平有較大進步。據史籍記載，當時人們已能煉製用於治療癬疥的輕粉，拔毒封口的紅升丹，治瘡疽的白降汞等藥物。
古代煉丹家們的出發點雖然是為了尋求“長生不老之藥”，而不是為了煉製化學藥物，但由於他們在長期的實踐中積累了豐富的經驗，掌握了升降、蒸餾、熔融等實驗操作技術，從而為近代製藥化學的發展奠定了理論與實驗的基礎。