炼丹术又称炼金术。中国炼丹术的发明源于古代神话传说中长生不老的观念，如后羿从西王母处得到不死之药，嫦娥偷吃后便飞奔到月宫，成为月中仙子。我们不能确切地知道古人究竟吃什么仙丹以求长生，但根据史书的记载和现代高科技的分析。这些药物应该是未经制炼的矿物和植物。
我国的炼丹活动起源于公元前3世纪，到了东汉。随着道教的兴起，炼丹的风气日益深入民间。著名炼丹家魏伯阳所著的《周易参同契》中积累了大量的炼丹经验，被后世认为是现存世界上最早涉及炼丹术的著作。而我国炼丹术的鼎盛时期是晋唐时期，其中著名的医家葛洪、陶弘景、孙思邈等人都生活在这个时代。
在唐代，炼丹术在晋唐的基础上得到了更进一步的“发挥”，几乎历代皇帝都热衷于炼丹，而这些皇帝们则非中毒即死于“长生不老丹”。据记载，仅在唐代，服丹身亡的皇帝就有唐太宗、宪宗、穆宗、敬宗和晚唐的武宗、宣宗等六位，而中毒的皇帝还不算。
炼丹炉上有所好，下有甚焉。皇帝们几乎个个都崇信炼丹术，王公贵族都效仿去炼丹服药，许多名士文人也都尝试着炼丹。李白、自居易等也不例外。炼丹服药成了唐代上层社会的时髦风尚。白居易在晚年曾著诗：
退之（韩愈）服硫黄，一病讫不痊；
微之（元稹）炼秋石，未栏身溘然；
杜子（杜牧）得丹诀，终日断腥膻；
崔君（崔元亮）夸药力，经冬不衣棉；
或疾或暴夭，悉不过中年。
这首诗向我们说明了唐代大名士们炼丹服药的后果，而热衷于炼丹的白居易晚年也因此而感到茫然若失。
而另一方面，炼丹家们在炼丹中也创造出了伟大的发明，其中尤以火药最为瞩目，火药的发明是在意外的失败事故中取得的。由于许多化学物质在一起煅烧经常会引起丹房失火，这样的意外事故却使唐代的炼丹家们注意到：硫、硝、炭三种物质可以构成“火药”。而后在大约晚唐时期，这一“配方”由炼丹家转入军事家手中，从而就发明了我国古代四大发明之一的黑色火药，这对我国军事的发展起到了很大的推动作用。
我国古代炼丹的方法有两种，即火法和水法。所谓火法，主要是带有冶金性质的无水加热法。所谓水法，主要是把金石药溶解成为液体。
根据晋代炼丹家葛洪的《抱朴子》和比较晚的炼丹著作记载，火法炼丹主要包括煅（长时间高温加热）、炼（干燥物质的加热）、炙（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸馏）、飞（又叫升，就是升华）、伏（加热使药物变性）等方法。炼丹术最早的研究材料是丹砂，就是红色硫化汞，这种炼丹术用的就是火法。红色硫化汞一经加热就会分解出水银（汞），水银和硫黄化合生成黑色硫化汞，再加热使之升华，就又恢复成红色硫化汞的原状。红色硫化汞有天然和人造的两种，天然产的就是丹砂（湖南辰州产的叫辰砂），人造的称之为银朱或灵砂。可以说人造红色硫化汞是人类最早用化学合成法制成的产品之一，这是炼丹术在化学上的一大成就。
火法炼丹的另一重大成就，是制备单质砷。我国是世界最早制备单质砷的国家，比公元13世纪日耳曼的炼金家制取砷早900年。
水法炼丹处理药物的方法主要包括化（溶解，有时也指熔化）、淋（用水溶解出固体物的一部分）、封（封闭反应物质，长期静置或埋于地下）、煮（在大量水中加热）、熬（有水的长时间高温加热）、养（长时间低温加热）、酿（长时间静置在潮湿或含有碳酸气的空气中）、点（用少量药剂使大量物质发生变化）、浇（倾出溶液，让它冷却）、渍（用冷水从容器外部降温）以及过滤、再结晶等方法。
用水法制备药物的方法之一就是使用醋和硝石。按照近代化学的观点来看，炼丹家们把酸碱反应和氧化还原反应统一起来运用到了炼丹过程中，可以说这在化学史上是一种创造，就是在科技高度发展的今天也不失为一种常用而有效的方法。
水法炼丹的另一发现，是水溶液中的金属置换作用，但是由于时代条件的限制，对于这种现象炼丹家们还不能作出正确的解释。这一发现后来在冶金方面得到了发展。成为湿法冶金的起源。从现代科学认识水平上来看。古代炼丹家们的做法有些“愚蠢”，但从历史的观点来看他们，我们应该肯定他们所做出的功绩，因为在这些“蠢事”的后面。他们推动了我国乃至世界文明的进步。如：在唐代制作的用以补蛀牙的“银膏”，一直延用至今。
炼丹家们的指导思想是唯心的。他们无法实现“长生不老”的愿望。但是炼丹的实践却使炼丹家们接触到了更多的自然现象。从而提高了古代人民对自然界的认识。可以说炼丹术也是一种宝贵的中国传统文化。在其发展的漫长过程中，提高和改进了古代的化学实验技术，而且在化学理论方面也为今天的人们提供了丰富的经验。他们为了帝王的个人私欲而夜以继日地在实验室工作，却为后人留下了宝贵的知识财富，也提出了一种可贵的思维方式：“物质之间可以用人工的方法互相转变”，这也使得在中国起源的炼丹术成为欧洲近代化学产生和发展的基础。
除了能毒死帝王，炼丹术真的一无是处吗？