丹砂炼汞和汞、硫化合而还丹砂，实际上是属于化学的还原和氧化反应。
晋朝的著名道士葛洪在《抱朴子·金丹篇》里说：“凡草木烧之即烬，而丹砂炼之成水银，积变又还成丹砂，其去草木亦远矣，故能令人长生。”
炼丹术所用的药物和工具同化学的产生有关，关于药物方面，化学史家袁翰青（1905—1994）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，总共约有六十多种。
当然、这统计还不够完整，因为不仅植物性、动物性药物没有列入，即使单从金石药来看，恐怕也不止这六十多种。不过，从这里可以对古代炼丹的常用药物得到一个大概的印象。
所需设备……
炼丹在修炼活动或过程中显得极其神秘诡异。
如认为丹处所的选择，应在人迹罕到、有神仙来往的名山胜，否则“邪气得进，药不成也。”开鼎时，术士须斋戒洁顶冠披道，跪捧药炉，面南祷请大道天尊；再如入山炼，炼丹炉须选“开山月（三或九月）”的吉日良辰；筑坛要烧符篆，炉鼎插置宝剑古镜。
如此等等，无一不充斥了极其浓厚的迷信色彩。
但古代炼丹家亲自从事采集配制药，并通过反反复复的大量化学实验，有意无意地发展了原始化学事业，可以被视为现代化学之祖。英国李约瑟博士在《中国科学技术史》中称：中国炼丹家乃世界“整个化学最重要的根源之一。”
关于工具和设备，见于炼丹文献的大约有十多种，就是丹炉、丹鼎、水海、石榴罐、甘蜗子、抽汞器、华池、研磨器、绢筛、马尾罗等。
丹炉也叫丹灶。
南宋吴悞《丹房须知》（公元1163年成书）有“既济炉”和“未济炉”。安置在丹炉内部的反应室，就是丹鼎，又名“神室”、“匮”、“丹合”，有的像葫芦，有的像坩埚，有的用金属（金、银、铜）制作，有的用瓷制。
《金丹大要》有“悬胎鼎”，内分三层，“悬于灶中，不着地”。《金华冲碧丹经要旨》说，神室上面安置有一种银制的“水海”，用以降温。《修炼大丹要旨》中另有一种“水火鼎”，可能是鼎本身具有盛水的部分。
总之，这些东西是炼丹的主要工具，可以放在炉中加热，使药物在里面熔化并起反应，或使它升华。
除丹鼎外，拣丹家还有专用于从丹砂中抽汞的蒸馏器，可以叫它“抽汞器”。《金华冲碧丹经要旨》所载的是简单的一种，分两部分，上部形似圆底烧瓶，叫做“石榴罐”，下部作桶形，叫做“甘埚子”。
用的时候加热，使罐中生成的水银蒸气在甘祸子的冷水中成为液体水银。南宋吴悞《丹房须知》有另一种比较复杂的蒸馏器的图，虽然没有说明用什么材料制成以及大小、用法等，但是从图上可以清楚出地看，下部是加热的炉，上部是盛丹砂等药物的密闭容器，旁边通一根管子，使容器里所生的水银蒸气可以流入放在旁边的冷凝罐里。这样的蒸馏设备，即使在今天看来也是相当完善的，当然是在长期炼丹实践中逐步改进的产物，它的成型当在吴悞之前。
西方科学史家一向认为蒸馏器是阿拉伯人发明的，其实我国古代炼丹家早已有制造这种设备的传统。
据韩啸所知，中国古代还真是出了不少炼丹名家。
比如，葛洪。葛洪，别号抱朴子，晋代人，丹阳句容人，著有《肘后救卒方》、《抱朴子》等传世之作。
其中《抱朴子》一书，分内、外两篇，内篇20卷，涉及炼丹的有金丹第四、仙药第十一、黄白第十六等三卷。
葛洪认为一切物质都可变化，只要具备适当的条件和执着追求的精神一些物质通过烧炼就有可能变成珍贵的仙丹和黄金。
因此，他对炼丹具有坚定不移的信念，矢志不渝地从事着炼丹的实践。在具体的炼丹过程中，他有不少新发现。如葛洪当时就已发现：将红色的硫化汞（即俗呼的丹砂）进行加热。
便可分离出汞；而汞加硫磺又能化合生成硫化汞。这说明葛洪在炼丹实践中发现了从硫化汞中析出水银，和水银加硫磺合成硫化汞的可逆反应现象。
还有一位，此人就是曾被人称之为山中宰相的陶弘景。
陶弘景少年时代，喜读葛洪的《神仙传》，颇受其“学仙养生，的影响，一直留意其间。公元492年，其三十七岁时，辞去定职，隐居句容茅山，寻访仙药，修道炼丹，足迹踏遍名山大川，在其多年的炉火丹鼎生涯中发展了炼丹术，著成《合丹法式》炼丹专书，对药物的鉴别和炼丹方法较葛洪时代，又有了较为显著的进步。
通过长期的具体实践，陶弘景积累了不少无机化学知识，他认识到“水银有生熟”，其生者，系指天然产的水银；熟者，乃冶炼朱砂而得。
他还总结认识到，水银可以和其他金属，比如金、银形成合金，可在物品上镀金镀银。对于炼丹的重要原料黄丹和胡粉，可以人工制成，“熬铅所作”而得黄丹，“化铅所作”可得胡粉，从而开辟药源，促进炼丹术的进一步发展。
再有一位，药王孙思邈。
孙思邈是唐代京兆华原人（今陕西耀县），生于公元581年，卒于公元682年，他是中国医学史上颇负盛名的民间医生，有十分丰富的各科临床实践经验、他毕生不谋仕途，信奉道家、佛家礼教，反对服石，崇尚炼丹；经常上山采药，亲自进行药物的修合炼制。
在炼丹过程中，总结了前人的炼丹方剂和常规方法。
孙思邈为了减轻金石药物的毒性、曾总结出“伏火”方法。他在使用硫磺、砒霜等金石药物时，为了减轻这些药物的毒性，有意使药物自已起火燃烧，借以去其毒性。
据一《千金方》孙思邈的“伏硫磺法，是用硫磺、硝石各二两，研成粉末放入锅内一；蒋用皂角三个引火，硝石、硫磺那起火燃烧节火熄灭以后，用生熟木炭兰斤拌炒，到炭消去兰分之一时为止。当时炼丹家对金石药物的“伏火法”其法大体雷同。
在众多的“伏火法”中，通过若干组合配伍，反复实验，从无数血的教训中，总结出硝石、硫磺、木炭混在一起，极易起火爆炸，炸塌丹房，伤及人群，几经改进和完善，黑色火药便脱颖而出。
孙思邈在《丹经?内伏硫磺法》文中，记录了这个配方。
炼丹还与炼金有关系……
炼丹家不但通过火法炼成能使人“长生”的神丹，还能利用神丹“点铁成金”。
葛洪《抱朴子?金丹篇》说：“神丹既成，不但长生，又可作黄金。”为什么要点化黄金？魏伯阳在《周易参同契》中称：“金性不败朽，故为万宝物。”