公元前142年，魏伯陽總結歷代煉丹經驗，撰寫了世界上第壹部煉丹專著——《周易參同契》。書中首次記載了煉丹的工具和煉丹中使用的化學物質，如水銀、鉛、硫磺、胡芬、薩爾、銅、黃金、雲母、丹等。介紹了汞和錫的提煉方法。書中還有“胡粉丟入火中，顏色仍為鉛”“鉛外黑內金花”的記載，反映出古人已經掌握了鉛與鉛化合物之間的轉化反應。當時古人不僅能從朱砂中提煉出汞，而且在《神農本草》中也用汞和砷來治療疾病，從中可以看出化學藥物的發現與煉丹術的發展密切相關。
中國煉丹術史上最著名的代表人物是東晉的葛洪。葛洪繼承了前人的煉丹理論，系統總結了當時煉丹的經驗，撰寫了《抱樸子內篇》，由仙丹、仙藥、黃白三部分組成，卷數***21。書中詳細描述了藥物化學中的許多實驗。比如“朱砂燒成汞，堆積後變成朱砂”，就是硫化汞(朱砂)受熱分解成汞(水銀)，然後水銀硫化成硫化汞。再比如“曾慶塗鐵，鐵紅如銅”。曾青的意思是硫酸銅和硫酸銅溶液與鐵反應，鐵可以置換硫酸銅中的銅，所以鐵會和銅壹樣呈紅色，這是金屬置換反應。書中還記載了他對水銀升華的實驗，獲得了“升丹”、“降丹”等藥物。繼葛洪之後，南北朝的陶弘景也擅長煉丹。他用過朱砂、曾青、雄黃等。用霜雪的顏色來制作“飛天仙丹”，並記錄了壹些煉丹經驗，還寫了壹本書《何丹的法式》。此外還有1卷《集金丹黃白方》等煉丹著作，《服雲母石藥消化三十六水法》。
到了唐代，煉丹術有了新的發展。煉丹用的原料比金代有所增加。比如煉丹術中砒霜、砒霜的使用，《抱樸子》中沒有提到。由於使用了更多種類的煉丹原料，唐代的煉藥水平有了很大的進步。據史書記載，當時人們能煉輕粉治癬疥瘡，紅生丹解毒封口，百花治瘡疽。
雖然古代煉金術士的出發點是尋求“長生不老之藥”而不是提煉化學藥物，但他們在長期實踐中積累了豐富的經驗，掌握了提拉、蒸餾、熔化等實驗操作技術，從而為現代藥物化學的發展奠定了理論和實驗基礎。