1.青銅冶煉
被認為是中國古代文明象征的商周至戰國時期的青銅器，在某種意義上可以說是用鑄造技術制成的。雖然中國比西方晚壹千年左右開始冶煉青銅，但後來居上，冶煉水平很快超過了西方。
從重達875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盤、睢縣大型編鐘，到大量的禮器、日用器皿、車馬、兵器、生產工具等，可見當時中國已經掌握了綜合利用泥鑄、分鑄、失蠟法、錫焊和釬焊的鑄造技術，在冶煉和鑄造技術上處於世界領先地位。而《考公基》記載:“金有六氣。其金錫六分於壹，名為鐘鼎之氣。其金、錫五分於壹，即斧祁進。其金錫四分於壹，即葛吉之氣。其金錫三分之壹，謂之大刃之氣。其金錫五分於其次，即斬殺箭齊。半金半錫可稱為鏡”，這是世界上最早的對合金比的實證科學總結。說明當時中國已經認識到合金成分與青銅的性能和用途的關系，並且已經定量控制了銅和錫的比例，以獲得不同性能、適合不同用途的青銅合金。
《花王公基》也記載:“凡鑄金，金錫盡，黃白次之；黃白之氣盡，青花次之；藍白之氣盡，綠之氣次之，而後可鑄。”這說明當時已經掌握了根據火焰的顏色判斷青銅是否冶煉到純凈程度的知識，這就是後來化學中火焰鑒定法的起源。用來形容功夫爐火純青的成語“爐火純青”就是由此而來。
銅冶煉的另壹個重要成就是濕法煉銅，也稱為膽銅法。這是煉金術士發現的利用鐵對銅離子的取代反應來煉銅的方法。其工藝流程是將硫酸銅或碳酸銅(原名曾青、膽礬、石膽等)溶解。)在水中制成膽汁水，然後把鐵塊扔進溶液中。因為鐵的化學性質比銅更活潑，所以鐵離子會取代銅。這是世界上最早的濕法冶金，這種方法在宋代已用於大規模的煉銅生產。
2.鑄鐵冶煉
中國冶煉散裝鐵的起步雖然晚至公元前6世紀，比西方晚了約900年，但冶煉鑄鐵的技術卻比歐洲早了2000年。鑄鐵在中國的發明出現在公元前5世紀，而在歐洲則晚至公元15世紀。因為鑄鐵的性能遠高於塊鐵，所以真正的鐵器時代是在鑄鐵誕生之後才開始的。社會發展的歷史表明，鑄鐵的出現是社會生產力提高和社會進步的主要標誌。中國從塊鐵到發明鑄鐵只用了壹個世紀左右，而西方用了近3000年。中國古代煉鐵技術發展如此迅速，在世界上獨樹壹幟。英國著名科學史家伯納德說，這是世界煉鐵史上唯壹的例外。
由於生鐵含碳量高，硬而脆，不耐沖擊，易被破壞。為了提高生鐵的性能，中國在古代發明了壹系列生鐵加工技術:
其中，首先是戰國時期問世的鑄鐵軟化技術。該技術可分為兩類:壹類是在氧化氣氛中對生鐵進行脫碳處理，使其成為白芯球墨鑄鐵；壹種是在中性或弱氧化性氣氛中對生鐵進行石墨化處理，使其成為黑芯球墨鑄鐵。在西方，白芯球墨鑄鐵的生產技術最早由法國人在1722年描述，美國在1831年出現了黑芯球墨鑄鐵。到了漢代，鑄鐵軟化有了新的突破，形成了鑄鐵脫碳的生產工藝，可以用生鐵經過熱處理直接生產各種低、中、高碳的鋼。此後，中國成為世界上先進的鋼鐵生產國。隨著中外交通和貿易的發展，其產品還運往周邊國家和中亞、西亞、阿拉伯。
另壹項傑出的生鐵加工技術是炸鋼，這是中國古代將生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法，發明於西漢後期。其方法是將生鐵加熱成液態或半液態並不斷攪拌，使生鐵中的碳和雜質不斷被氧化，從而得到鋼或熟鐵。河南珙縣鐵生溝和南陽瓦房莊冶鐵遺址為漢代應用炸鋼技術提供了實物證據。東漢寫的《太平經》也說:“急則令匠擊石，求其內之鐵，燒之以制水。如果妳讓好工人偽造它，它會成為莫也。”“莫也”是古代寶劍的名字。這段話雖略，但不難看出，它描述的是從礦石冶煉中獲取生鐵，然後將生鐵水煎鍛成成品的工藝過程。鋼炒工藝操作簡單，原料易得，可連續大規模高效生產。獲得的鋼材或熟鐵質量高，對我國古代鋼鐵生產和社會發展具有重要意義。直到十八世紀中葉，歐洲的英國人才發明了類似的技術。
中國古代煉鋼技術主要是“百鋼”。自從西晉的劉琨寫下了那首家喻戶曉的詩“為什麽要煉成鋼，又把它變成軟指頭？”、“百煉成鋼”、“百煉成鋼”成了常見的成語。百煉鋼始於西漢初年大量冶煉滲碳鋼，後不斷增加鍛造次數，形成壹套加工技術。到了東漢三國，煉鋼工藝已經相當成熟。引用《太平經》中的“莫邪”就是壹個生動的寫照。曹操曾命工程師制造“百種利器”，曹丕《典論·明建》說:“擇好金(指鐵)，命他國努力，煉之。至於百劍”。劉備曾下令“濮院制刀五千，皆串聯，刃口刻七十二斷頭臺”。《古今服飾筆記》也說:“吳大帝有三劍，壹是百審，二是青牛犢，三是缺景。”這壹技術在後世得到了不斷的繼承和發展。
此外，1981年，中國學者關宏業等人對漢魏時期出土的513件鐵器進行研究，表明中國在兩千多年前的漢代就已經發明了球墨鑄鐵，遠早於歐洲發達國家。目前，中國學者的研究結論已經得到國際學術界的認可。
創立於魏晉南北朝時期的澆鋼技術，是中國冶金史上的獨創發明。陶弘景曰:“鋼鐵雜煉而成鐮”，北齊母親懷聞曰:“鑄鐵刀，以軟領燒生鐵精之法，數夜而堅”，即澆註技術。澆鋼的過程大致是這樣的:將熔化的生鐵與熟鐵混合，生鐵中的碳會擴散到熟鐵中並趨於均勻分布，可以去除部分雜質，形成優質鋼。宋代以後，鋼的澆註技術不斷改進，減少了澆註和精煉的次數，甚至壹次精煉。沈括在《孟茜筆談》卷三中說:“世界上所謂的鐵偽造者，用軟鐵彎板，因生鐵陷於其中，以泥封之，鍛打而成，稱為'團鋼'，亦稱'澆鋼'”，並說“二、三次冶煉使生鐵自熟，仍為軟鐵”，體現了澆註次數的減少。其中，彎曲軟鐵的目的是增加生、熟鐵的接觸面，提高澆鋼效率，促進碳更均勻的分布；泥封可以促進造渣，清除雜質，起到保護作用。到了明代，澆鋼技術進壹步發展。據《天工吳凱》卷十四記載，將柔性鐵改為薄熟鐵皮，進壹步增加了生熟鐵的接觸面，加速了“生熟鐵和，煉出鋼來”的進程，泥印也改為草泥混合印。澆鋼，又稱“抹鋼”、“蘇鋼”，從清朝到現代，仍很流行。在坩堝煉鋼發明之前，澆鋼是最先進的煉鋼技術。
除了銅和鐵，中國古代冶煉和使用的金屬還有金、銀、汞、鉛、錫和鋅，其中煉鋅是中國最早發明的。在先秦青銅器中，中國已經將鋅作為壹種伴生礦石添加到銅合金中。從漢代到元代，有意識地在熔銅爐中加入氧化鋅“爐甘石”，生產以鋅為主要合金元素的銅合金黃銅。明代開始大規模從爐甘石中提取鋅。自16世紀以來，來自中國的鋅不斷傳入歐洲。歐洲直到17世紀才開始煉鋅，煉鋅工藝也起源於中國。