由于炼丹家从很早的时代起便研究水银的变化，他们对水银的其他化合物也是有研究的。例如唐人炼丹著作《太清石壁记》有“造水银霜法”（水银霜就是升汞或氯化亚汞）：先把水银和锡以不同温度分别加热，使成锡汞齐，然后捣碎加盐，和以太阴玄精（氯化镁）、敦煌矾石（粗石膏）或绛矾（含铁粗石膏），用朴硝末（硫酸钠）覆在上面，加热七昼夜。我们现在看来，汞和氯化钠、硫酸钠共热是能生成氯化汞的，氯化汞和多余的汞再起作用，就会生成氯化亚汞。这个方法很复杂，后世生产水银霜的方法已经比较简单了。
关于汞和其他金属形成汞齐的作用，古人在炼丹实践中早就注意到了。魏伯阳所谓“卒得金华，转而相亲，化为白液，凝而至坚”，说的就是汞的这种作用。他们制成的汞合金，除锡汞齐以外，还有金、银、铅等金属的汞齐。刘安的《淮南子·修务训》说，“明镜”要“粉以玄锡”，“玄锡”就是铅汞齐，古时用作制铜镜时候的抛光剂。南北朝时期的陶弘景说：水银“能消化金、银使成泥，人以镀物也。”这说明制作金银汞齐的方法在南北朝的时候已经普遍用于生产。宋人《诸家神品丹法》中有“化庚粉法”，就是利用金汞齐制造金粉的方法：先制成金汞齐，再加入食盐，然后蒸发掉水银，溶掉食盐，留下来的就是粉末状的黄金。宋人《感气十六转金丹》书中有“十四转紫河车法”：丹砂四两，雄黄四两，生汞二两，同研成粉末，在丹炉中密闭加热六十日，就成所谓“紫河车”。用少许紫河车可以“干汞一两，其色转黄”。有人这样解释这一反应：三种药物加热以后可能形成一种红褐色的固体溶液（紫河车），取少量这种固体溶液加入水银中，可能又使水银变成一种黄色固体溶液。不难理解，古代炼丹家研究汞的这种反应，也是为了寻求一种能“点”水银成黄金的“神丹”。在当时的条件下，他们这种想法是不能实现的，但是他们的实践却扩大了人类对自然现象的认识。
金属铅和它的化合物在我国出现很早，我国劳动人民大约在汉代以前已经在制造化妆用的胡粉，就是碱式碳酸铅（胡粉是糊面的粉，不是胡人的粉，见汉刘熙：《释名》）。“胡粉投火中，色坏还为铅”（《周易参同契》），这种变化引起了炼丹家的注意，把它当作重要研究对象之一。他们除用铅制造铅汞齐外，还用它制备黄丹，就是四氧化三铅。《抱朴子·黄白篇》说：“铅性白也，而赤之以为丹；丹性赤也，而白之而为铅。”这是说铅不止用来制作白色的胡粉，而且还可以用来制作赤色的黄丹，把黄丹投入火中，也一样会“色坏还为铅”。比较晚的炼丹家对铅的化合物还有许多研究，例如唐代清虚子的《铅汞甲庚至宝集成》中有“造丹法”，用铅、硫、硝三种物质经过溶化和“点醋”等手续，可以制得一种叫作“黄丹胡粉”的粉末，可能是不纯的醋酸铅。
“金性不败朽，胡为万物宝。”（《周易参同契》）炼丹家认为服用金银矿物等“不败朽”的东西，可以使人的血肉之躯也同样“不败朽”，因此他们不仅要设法服用这些东西，还要用人工方法炼制药用的金、银。从汉朝的刘彻、刘安开始，许多帝王将相豪门贵族都曾经招致炼丹家替他们炼金。这一目的在那时是不可能实现的，但是他们在劳动人民生产经验的基础上，在冶金方面的确有不少发明创造。葛洪在《抱朴子·黄白篇》中说，在他的时代，炼丹家有《神仙经·黄白之方》二十五卷，共一千多首方子；另外还有《黄白中经》等书，讲的都是炼“金”、“银”的方法，就是所谓“黄白术”。他还提到锡、铅、汞等可以用药物化为“金”、“银”，说明晋代炼丹家已经能利用各种贱金属制成各种黄色或白色的合金。南北朝时期陶弘景在《名医别录》中说，雄黄“得铜可作金”，说明那时炼丹家已知利用含砷矿物炼制铜砷合金。到唐、五代时期，据《宝藏论》所载，当时市面上曾经流行假金十五种，假银十二种，都是用药物“点”、“化”而成。这种炼金活动在我国古代曾经盛极一时，直到宋代还没有结束，宋真宗赵恒（968～1022年）就曾命方士王捷替他用铁炼制“鸦觜金”，铸成“金”龟、“金”牌赐给近臣。
炼丹家对于硫磺、砒霜等具有“猛毒”的金石药，在使用之前要先用烧灼的方法“伏”（驯服）一下，使它们失去或减少原有的毒性，这种手续叫做“伏火”。“伏火”法起源很早，方法有时只用火煅烧，有时另加其他易燃的药物。唐初孙思邈（581～682年）有“伏硫磺法”：硫磺、硝石各二两，研成粉末放石锅中，用皂角（含碳）三个引火，使硫和硝起火燃烧，火熄后再用生熟木炭三斤来拌炒，到炭消三分之一为止。唐宪宗元和年间（778～820年），炼丹家清虚子有“伏火矾法”，所用药物是硝石、硫磺各二两，马兜铃（含碳）三钱半，和孙思邈“伏硫磺法”用药几乎完全相同。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺，可见炼丹家是有意使药物容易起火燃烧，以去掉它们的“猛毒”的；不过现在从化学上看，这种处理手续的目的是不很明确的。但是，由于经常因给药物“伏火”而引起丹房失火的事故，却使唐代炼丹家取得一项重要经验，就是硫、硝、炭三种物质可以构成一种“火药”。大约在晚唐时候，这一配方已由炼丹家转入军事家之手，这就是我国古代四大发明之一的黑色火药。
火法炼丹的另一重大成就，是单质砷的制备。葛洪《抱朴子·仙药篇》记载了六种处理雄黄的方法，最后一法是用硝石、玄胴肠（猪大肠）和松脂“三物炼之”，雄黄（As2S2）和硝石（KNO3）同炼，可收集到三氧化二砷（As2O3），再先后用含碳的猪大肠和松脂炼两次，就被还原成为纯净的单质砷。这是世界最早的制备单质砷的方法，比公元十三世纪日耳曼的炼金家大阿尔伯图斯（约1200～1280年）制取砷的方法早900年。
2.水法炼丹
古代炼丹家对于金石药，一方面要把它们炼成固体的丹，另一方面又要把它们溶解成为液体。因此他们在溶解金石药的长期实践中，对水溶液中的复杂反应也取得了相当丰富的经验性知识。《道藏》洞神部众术类有《三十六水法》，可能是晋代以前的著作，保存了古代炼丹家溶解三十四种矿物和二种非矿物的54个方子。《抱朴子·金丹篇》也记载有许多同类的丹方。这些古方再加上唐宋时期的记载，使我们今天还可以略知古代水法炼丹的大概。
水法炼丹处理药物的方法，大约有下列几种：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。
用水法制备药物，首先要准备华池，就是盛有浓醋的溶解槽（有时用缸、盆等代替），醋中投入硝石和其他药物。硝石，古书中原作“消石”，因为它能“消七十二种石”，在我国炼丹术中非常重要。它在酸性溶液中提供硝酸根离子，起类似稀硝酸的作用，所以许多金属和矿物都可以被它溶解。我国古代炼丹家有意识地在醋酸中加入硝石，按近代化学的观点来看，这是把酸碱反应和氧化还原反应统一起来加以运用，在化学史上是一种创造，就是在今天也不失为一种有用的方法。
炼丹家在华池中溶解金石药，有些反应相当复杂，在近代化学出现之前能使用那样复杂的化学方法，是值得注意的。现在举例如下：黄金的溶解《抱朴子·金丹篇》有“金液方”，用来溶解金的药物除醋、硝石、戎盐等以外，还有一种“玄明龙膏”，据唐人梅彪《石药尔雅》的记载，这一名称可以代表水银，也可以代表醋（玄明）和覆盆子（龙膏）。按照《金丹篇》的说法，只要把黄金连同药物封在华池中静置一百日，就会慢慢溶解而“成水”。现代实验化学告诉我们，金的化学性质根不活泼，用一般化学方法是不能使它溶解的，只有下列四种方法例外：第一，溶于王水、无水硒酸和其他能产生氯、溴、碘的浓酸混合液中；第二，溶于氯水，生成三氯化金；第三，溶于水银，生成金汞齐，含金量不超过百分之十五的时候呈液体状态；第四，在有空气（氧）存在的条件下，溶于碱金属氰化物的稀溶液中，形成二氰金（Ⅰ）酸根络离子\[Au（CN）-2\]。
从金液方所用药物来看，生成王水、各种浓酸和氯水是不可能的，但是水银和覆盆子的醋浸液正和上列第三，四两法相合：如果用的是水银，它是能溶解金的；如果用的是酷和覆盆子，由于未成熟的覆盆子果实中含有氢氰酸，华池的醋浸液中含有氰离子和由其他药物提供的钠、钾离子，只要有空气存在，金也是可以慢慢溶解的。黄金这样难溶，而金液方中恰巧有能溶解金的水银和氢氰酸（覆盆子）存在，显然是炼丹家经过大量实验以后所得到的结果。因此，尽管方中药物复杂，有些反应还值得研究，可是它能溶解金这一点是可信的。在那么早的年代出现溶解金的方法，在化学史上也是一项重大成就。
硫磺的溶解《三十六水法》有“硫磺水”，使用的药物包括硫磺、白垩、醋和尿（氨水）等。用这些东西制成的溶液，应当含有多硫化钙，这种物质能使金属改变颜色，和金属盐生成有色沉淀，甚至能侵蚀贵金属。炼丹家制造这样的溶剂，似乎也是把它当作一种万能的“神丹”。
水法炼丹并不是千篇一律都使用醋和硝石，方法是多种多样的。《黄帝九鼎神丹经诀》有制取硫酸钾的方法：用热水溶化朴硝和硝石，取澄清的混合溶液加热蒸发，使它浓缩，然后在小盆中用冷水从外部降温，经过一宿的时间，溶液中生成的硫酸钾就慢慢结晶出来。这是利用溶解度不同制取药物的方法，也是化学史上的一项创造。
水法炼丹的另一发现，是水溶液中的金属置换作用。炼丹家早有金属互相“转化”的理论，他们为了制作“药金”，梦想找到使某种贱金属转化为黄金、白银的方法，从很早的时代就注意到溶液中金属互相取代的现象，以为那就是金属的“转化”。西汉的《淮南方毕术》已经有“曾青得铁则化为铜”的记载，曾青是硫酸铜。晋代葛洪进一步观察到，“以曾青涂铁，铁赤色如铜，外变而内不化也。”南北朝时期的陶弘景把实验扩大到硫酸铜以外，发现鸡屎矾（碱式碳酸铜或碱式硫酸铜）的性质和曾青相似，可以用来“合”（制造）“熟铜”。这说明炼丹家先后作了很多实验，对金属置换现象作了最早和相当细致的描述；但是由于受到时代条件的限制，他们还不能作出正确的解释。这一发现后来得到发展，成为湿法冶金胆铜法的起源。
3.炼丹术所用的药物
炼丹术所用的药物和工具同化学的产生有关，它究竟为化学提供了哪些药物和工具呢？谈这个问题要加一点说明：因为炼丹和医药本来有密切关系，古代许多炼丹家都兼搞医药，许多医家也兼搞炼丹，他们的著作往往没有一条清晰的界限。例如东汉的《神农本草经》是现存最古的本草学著作，一般认为是医家的书，但是书中把丹砂列为上品第一，把炼丹常用的四十多味金石药分别列入上、中、下三品，而且明确说划分等级的标准是“上药今人身安、命延、升天、神仙……”，这就颇有炼丹术的意味。至于确实出于炼丹家之手的医药著作，如葛洪的《时后备急方》、陶弘景的《名医别录》、孙思遂的《千金翼方》等当然更是这样。在这种情况下，我们很难查明哪些先用于医药，哪些先用于炼丹，只好根据炼丹文献把炼丹用过的东西开列出来，不再考查它们的出处，当然里面有一些并不是炼丹家的发明或发现。
关于药物方面，化学史家袁翰青（1905～1994年）曾根据炼丹文献作出一个不完全的统计，包括无机物和有机物在内，总共约有60多种。现在略加修改列在下面：元素：汞、碳、锡、铅、铜、金、银等。
氧化物：三仙丹（HgO）、黄丹（PbO）、铅丹（Pb3O4）、砒霜（As4O6）、石英（SiO2）、紫石英（含Mn）、无名异（MnO2）、赤石脂（Fe2O3）、磁石（Fe3O4）、石灰（CaO）等。
硫化物：丹砂（HgS）、雄黄（As2S2）、雌黄（As2S3）、礜石（FeAsS）等。
氯化物：盐（包括戎盐、冰石等，NaCl）、硇砂（NH4Cl）、轻粉（Hg2Cl2）、水银霜（HgCl2）、卤咸（MgCl2）等。
硝酸盐：硝石（KNO3或NaNO3）。
硫酸盐：胆矾（CuSO4·5H2O）、绿矾（FeSO4·7H2O）、寒水石（CaSO4·2H2O）、朴硝（Na2SO4·10H2O）、明矾石（K2SO4Al2（SO4）3·2Al2O3·6H2O）等。
碳酸盐：石碱（Na2CO3）、灰霜（K2CO3）、白垩（包括石钟乳等，CaCO3）、炉甘石（ZnCO3）、石曾（Cu（OH）2·2CuCO3）、空青（Cu（OH）2·CuCO3）、铅白（Pb（OH）2·2PbCO3）等。
硼酸盐：硼砂（Na2B4O7）。
硅酸盐：云母（白色，H2KAl3（SiO4）3）、滑石（H2Mg2（SiO3）4）、阳起石（Ca（Mg，Fe）3（SiO3）4）、长石（K2O·Al2O3·6SiO2）、不灰木（石棉，H4Mg3Si2O7）、白玉（Na2O·Al2O3·4SiO2）等。
合金鍮石（铜锌合金）、白金（白铜，铜镍合金）、白镴（铅锡合金）、各种金属的汞齐等。
混合的石质高岭土（SiO2、Al2O3等）、禹余粮（含褐铁旷和粘土的砂粒）、石中黄子（夹有黄色粘土的砂粒）等。