一千六百多年前，我国古代的神仙道教日渐兴盛，社会上层人物中流行一种服食金丹神药便能长生不死的思想。为达到这一目的，许多人都积极从事取得仙药的烧炼之术。这类仙药既包括相当数量的中草药药剂，同时也有很多品种是用矿物质合成的。这些药物中的一部分方剂，对于人们解除疾病痛苦、增强体质甚至延年益寿都有一定功效，但却很难说哪个方剂是使人不死的神药，更难找到实际成功的范例。一些有志之士不甘于此，往往独辟蹊径试炼各种新的药剂。东晋着名道士葛洪(283~363年)就是这派人物的代表。
他穷经皓首，对道教义理和金丹仙药、黄白之术等进行了广泛的搜罗和研究。青山碧水之滨，岩穴密室之内，是他研制各类仙药的主要场所。这些活动和追求都保存在他的主要着作《抱朴子》之中。后世道教对此十分推崇，认为他烧炼有道，早已羽化成仙，故俗有葛仙翁一称。道书《诸仙传》等也把他载人神仙的行列。从一般观念来看，很难想像这样一位似神或仙的大方士会与中国古代科学技术史有什么关系。然而随着研究的深入，特别是在火药史的进一步探讨中，现今学人竟不得不叩敲这位仙翁的家门了。
原来，研究者在《抱朴子·内篇》发现一个仙药药方。该方说：武都山所产雄黄纯而没杂质，其中有一种颜色赤如鸡冠，光明晔哗，可以作为仙药使用，将它与硝石、玄胴肠、松脂三物放在一起烧炼，制出的是一种引之如布、色白如冰的仙药。火药史的探索者们注意到，这种仙药的合成物与火药的成分非常近似。一些研究者对这个药方进行烧炼模拟试验，发现当硝石、胴肠、松脂和雄黄的混合物加热到一定程度的时候，就发生了爆炸现象。在进一步的试验中人们观察到，当上述几物的混合体中硝石的比例较小时，就会烧炼出《抱朴子》所说那种引之如布、色自如冰的物质；如硝石比例较大，猛火加热时，即会立刻出现爆炸现象。由于葛洪的药方并没有列出硝石、松脂、玄胴肠和雄黄四者的比例，对加温也没有限制，因此创造这个药方和使用药方的人，都有可能把硝多放些或以急火加温。这样，在烧炼仙药失败的同时，人们就能够见到会爆炸的仙药火药。
大约与葛洪同时或稍晚，一些道士又进行了类似的仙药炼制。晋郑思远《真元妙道要略》记述：用硫磺、硝石、雄黄拌和蜂蜜烧炼时，它们的混合物会突然爆发出火焰，不仅会将躲避不及的制药者的手、面部烧坏，还会导致整座屋舍化为灰烬。从郑氏记载的这个药方的成分看，其实质与古代黑色火药的成分已相差无几。硫磺、硝石是古代制造火药最主要的成分。
雄黄也是古火药中常常加入的药，北宋《武经总要》
记载的火药配方中就有这种东西。蜂蜜最初虽然不是助燃物，但在其焦灼后则含有一定量的炭气，能代替木炭起二氧化碳的功能。由此看来，《真元妙道要略》
中的这个药方，实际上就是个火药方；道书《仙苑编珠》称郑思远是三国时期的人；陶弘景《洞玄灵宝真灵位业图》则说他是葛玄的弟子，东晋永昌元年(322年)入括苍山。从后一时间概念看，说道士在晋代研制仙药时已发现了火药，应该不会有多大问题。
随着古人对火药认识的逐步深入，道家烧炼经验的不断积漂，中国古代黑色火药的合成成分最终主要固定在硫磺、木炭和硝石三种物质上。这三种东西在我国很早就有着录。硫磺，古书中也叫做留黄、流黄、石流黄等。《神农本草经》讲，石流黄生于羌道日，陷中，在中原与甘肃、青海羌人接壤的山区。《淮南子·本经训》称，流黄出而朱草生，注意到硫磺与朱草伴生的现象。《范子计然》则明确地指出，在汉中地区盛产硫磺。可见，秦汉时期人们便对这种药物有相当的了解与应用。三国、两晋、南北朝时期，它已成为市场上的大宗商品。炭，在我国古代最为常见，一般是指木炭，从日常生活取暖到填充墓穴以保持干燥，使用量很大，动辄以几石甚至几百石计。这种炭所含氢、氧气量极少，在与硝混合起来燃烧时，易于产生极高的温度向外膨胀，其中以杨、柳木烧制的木炭为最佳。
硝是火药中最重要的成分，即现代化学中的硝酸钾。它在燃烧时火焰呈紫青色，火药爆炸力的大小、冲击力量的强弱，均与硝的质地、纯净度的高低、使用量的多寡有直接的关系。它在燃烧过程中可以释放大量的氧气，是密封性容器内硫磺、木炭能够燃烧的根本原因。火药之所以形成一个自供氧体系速燃自爆，全赖于此物的使用。在我国古文献中，硝的异名甚多，主要有九种：一作“消”，系同音假借之名。在古人的认识中，硝能“制五金八石”“化七十二种石”，个性猛烈，故烧炼家又称其为“火消”“焰消”。其矿多产于污秽之地，常覆盖于岩石表面或地面、墙角处，颜色泛白，故又有“地霜”一名。取天然硝，经煮炼、过滤、冷却等工序析出结晶，形成粗制品，坚自如石，所以有“硝石”的称呼。将粗制品与萝放在一起煮，后置于盆中冷却，表层结晶如缎毫芒者叫“芒消”；生圭角状如白牙者称“马牙德”，亦称“生消”；其凝结于盆底成块者，也往往称为“消石”。
对于硝，先秦时期的古人就已认识并使用。1973年底，考古工作者在长沙马王堆三号汉墓发现一批帛书，其中有《五十二病方》，是迄今为止我国已发现的最古的医学方书。该方书的抄写时间不晚于秦汉之际，应是公元前3世纪末的写本，其成书当在战国后期。
书中记载可以把硝石放置在温汤中，治疗痈结。秦汉时期的《神农本草经》把古药分成上、中、下三品，硝石被列为上品药中的第六种，并称当时已用“炼”
法给硝石加温。在火药被发现后，硝的质量鉴定成为人们关注的重点，出现许多实用方法。陶弘景《本草经集注序录》记载了一种：上好的硝颜色像雪白色的盐一样，但握在手中不冰手，点燃时升起一股紫青色的烟，灰烬沸动如同朴硝，这才是真正的好硝石。
早期硝石盛产于我国西部地区。《神农本草经》说益州生，《范子计然》说出陇道，《证类本草》说益州山谷及武都、陇西、西羌皆产，产地主要是今天的四川、甘肃以及青海部分地区。道书《众术类金石簿五九数诀》载唐代发现了新的硝石产地：麟德年甲子岁(664年)，婆罗门支法材负梵角来中国，前往五台山巡礼，途经汾州灵石县，见到此地产有硝石，便带领赵如珠、杜法亮等十二人采取试用，但质量不好。又行至泽州，发现此地山川也产硝，便又带人采取。试烧后，紫焰烽起，即使与着名的鸟裴国硝石相比，质量也较好。泽州即今山西省晋城县。可见，随着用硝量的增加，内地也开始了硝的生产。上述情况，都为火药的制造、发展及其在军事领域中的应用创造了条件。