「與天地相畢，與日月同光；坐見萬里，役使鬼神；舉家升虛，無翼而飛，乘雲駕龍，上下太清，漏刻之間，周遊八極」。
這是煉丹家的理想，煉丹術的發明源自神話長生不老觀念，其實更深的根源在於農耕文明對於人體質的重視。煉丹術的起源和秦漢的時代背景有很大關係，煉丹術源自尋找長生不老藥的的失敗，"焚書坑儒"坑殺方士，方士們開始自力更生。煉丹的技術背景也和青銅時代向鐵時代的轉化有關。「火候」從冶金用語到煉丹用語可以看到冶煉技術的影響。秦漢冶煉技術的發展，物質的變化給了煉丹家啟示。
許多中藥都名之曰「丹」，但與本來意義上的「丹」毫不相干。很早的中國人認為黃金與玉不朽，如果能從中提出精華，「服金者壽如金，服玉者壽如玉」，則可以長生不老。煉丹家認為只有出自鼎爐，人工從千年不朽、百鍊不消的礦物中提取出的輕盈，易升華，靈異，和羽化飛升有聯繫的物質，幾轉幾返，艱難修煉而出的才是丹。
煉丹術的最早是黃白朮，以藥物加熱燒煉，煉製貴重的金銀來，服用這種"藥金"可以長生，尚不是嚴格意義上的煉丹術。
秦始皇不但派徐福去求仙藥，他的陵墓地宮也以水銀為江河湖海，水銀在古代就是重要的仙藥。
漢武帝時期的成仙道路有兩條；
北派成仙道路：丹砂—黃金—成仙。
南派成仙道路：水銀—黃白—成仙。
北派重丹砂，南派淮南王劉安重水銀。有趣的是淮南王劉安，豆腐是劉安的發明，因為膽水和黃豆是煉丹-黃白朮常用的材料，豆腐只有煉丹師才可能設計出。
漢代煉丹術的原則和後代不同，只有自身不腐的金石才能使人身體不腐，所以煉丹原料必須是礦物質練出才有效。
東漢魏伯陽創立了煉丹哲學觀《周易參同契》，此書被譽為「萬古丹經王」，但其實是一部晦澀難懂的隱語書。《周易參同契》把"黃老哲學"、「周易」、「爐火之學」和天文曆法匯而為一，是古代煉丹家最重視的一部書。
晉人《列仙傳》描述的仙人服食的丹砂等對煉丹影響深刻，所以要"修煉"，煉丹必須掌握火候，"爐火之事"。以《周易》六十四卦為基礎，去掉四卦，以六十卦配30天，一天兩卦，按照卦的不同變化來控制和調節每天、每月、每年的煉丹火候，非常辛苦。
丹爐模擬天地運行，加熱和降溫模擬自然變化，丹爐是一個縮小的宇宙時光加速器，煉丹家希望丹鼎「小宇宙」中，一年可以精密的跨越自然界4320年的時間長度。「千年之氣，一日而足，山澤之寶，七日而成」，能製造出比自然界更完善的，珍稀純凈的物質，這種先進的想法現代實驗室中也在遵循。
煉丹家非常認真，在交通神仙，人跡罕至的名山虔心搭建龍虎丹台；「…壇高三層，分四方，有八門，…上去藥鼎三尺，垂古鏡一面，布二十八宿五星燈，前用純鋼劍一口。爐前添不食井水一盆…用桃木板一片…」。
在丹房，需要多種設備，"煅、煉、灸、熔、抽、飛、優"。丹爐最重要，從陶鼎發展到唐代上瓦下鐵的丹鼎--水火鼎，水火鼎又被按照周易理論嚴格設計成既濟鼎與未濟鼎。後來設計的鼎爐越來越近精巧，出現了懸胎鼎、飛汞爐等設備。
煉丹並不是個玩笑。
漢魏煉丹風行的社會環境不單是長生，也有瘟疫盛行防治的需求。曹操義子何晏調配赤石脂、紫石英等礦物製作毒性極強的「五石散」服用，風靡六百年。曹操的兒女親家是煉丹張天師，可見曹操的重視。當時著名的華陀、左慈是醫生也是煉丹家。逃過曹操追殺的左慈跑到了江南，左慈是當時煉丹界最牛人，他的弟子叫葛玄，葛玄的侄孫是兼通醫藥的著名煉丹家，煉丹史上承前啟後人物-葛洪。所著《抱朴子》奠定了丹藥製作乃至中藥化學基礎。諾貝爾醫學獎獲得者屠呦呦的"青蒿素"就是葛洪的啟示。
煉丹的原料選擇性非常強，並不是啥玩意都敢倒進鍋里燒，這是一個複雜的抉擇和試錯過程。有著嚴格的操作順序和步驟，所用的時間及操作手法、藥品及藥量的多少規定明確，重要的是:
五金:金、銀、銅、鐵、錫。
八石:硃砂、雄黃、雲母、空青、硫黃、戎鹽、硝石，雌黃。
三黃；雄黃、雌黃，硫黃。
丹砂被列為煉丹的第一上品的原因是燒之成水銀，積變又成丹砂，變化奇妙，因而被列為不死藥之上品。魏伯陽及稍後的煉丹家都認為此物"不得了"。黃金和白銀反而退居其後，丹砂「還」的次數越多，丹藥的效力越好，最好的就是「九轉還丹」。
唐代煉丹原則改變了，開始注重草木果實。
唐朝煉丹非常時髦。帝王將相到老百姓都煉丹，除道教以外，儒家、醫生，佛教也參與煉丹，詩人李白、白居易也在其中。
金丹多為砷、汞和鉛製劑，服用就會中毒甚至死亡，歷史上此現象頗多。要降低金丹毒性，就要燒灼金丹來「伏火」消毒。
重要一步: 金丹--伏火[去毒]--金丹
伏火: 硝石+硫磺+野蜂蜜=伏火
匪夷所思，加入野蜂蜜，難道煉丹家要帶點甜的金丹。
唐《真元妙道要略》：「有以硫磺、雄黃合硝石並蜜(蜂蜜後被碳化)燒之」，唐藥王孫思邈在《丹經內伏硫磺法》又在配方加入皂角干伏火，又有人用馬兜鈴代替皂角干，皂角乾和馬兜鈴都和炭素有關，所以「紫煙穿屋上」，頻發炸鼎，"飛龜舞蛇，愈見乖張"，丹房失火時有發生，硫磺、硝石與炭混合就是火藥。
煉丹家沒有認識到火藥的其它價值，但為了伏火，不斷提純原料，原料越來越純，又相當科學的完善原料鑑定法，修改配方，這個「著火的藥」被命名為火藥，黑火藥的雛形初現。
現代考證，丹的無機物和有機物原料，最少有240多種。雖然煉丹家很真誠，但煉丹以失敗告終，但煉丹的故事並沒有結束，唐宋以後丹術和中醫全面結合，發展出了中國醫學，對中藥炮炙有決定影響。煉丹術在宋代後逐漸演變成內丹術，並衍生了很多後續學科，比如氣功。中國煉丹術可以理解為一種重新解構生命的嘗試，即使今天，對生命的研究和探索仍在繼續。