该书中记载了许多炼丹药物。古代炼丹家将炼丹所用的药物看作是不可示人的秘密，因此在著作中常常使用“隐语”代表这些药物。《周易参同契》也是一样，如称水银为“河上姹〔cha诧〕女”、铅为“黄芽”等等。经过学者们研究，认为《周易参同契》中提到的炼丹药物有：铅、汞、金、铜、硫黄、丹砂、石胆、云母、硇〔nao挠〕砂、礜〔yu预〕石、磁石等。《周易参同契》中还对这些药物的特性进行了描述。例如在叙述汞时说：“河上姹女，灵而最神。得火则飞，不见埃尘。鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根。”意思是：汞像少女一样活泼和神秘，以火加热时就会“飞”去，不留痕迹；但可以用铅和汞反应使它固定下来。寥寥数语，把汞的挥发性及其容易和铅化合的物理和化学性质记录下来。
隋唐时期是中国炼丹术的鼎盛时期。隋朝最著名的炼丹家是苏元明，道号青霞子，著有《旨道篇》一卷、《龙虎金液还丹通玄论》一卷、《太清石壁记》三卷、《宝藏论》一卷。在我国古代，炼丹家为了保密，著作中往往使用晦涩的隐语，而苏元明却用明晰的文体写作，与前人风格迥异。《太清石壁记》是炼丹史上的一部重要著作，其中以硫黄和水银(汞)为原料炼制“太一小还丹”的方法，是现存炼丹著作中关于人工合成红色硫化汞的最早明确记载；书中的“造水银霜法”、“艮雪丹方”、“五味丹方”，详尽地介绍了甘汞(Hg2cl2)和升汞(Hgcl2)的制炼要诀，特别是炼制升汞方法的记载也以此书最早；书中指出“太一雄黄丹”炼出的产物“白如雪”，说明至迟到隋代，中国炼丹家已知道通过焙烧雄黄制得纯净的砒霜(砷)。在《宝藏论》中，苏元明记载了以雄黄、雌黄、砒霜点化砷白铜和砷黄铜的秘密，并指出当时的假金有15种，假银有12种。唐代，由于皇帝姓李，自称是道教鼻祖老子(李聃)之后，所以道教被奉为国教。唐代从皇帝到名人士大夫大多都服食丹药，据载仅唐宣宗大中年间炼丹之士就多达数千人，可见当时炼丹之盛。唐代炼丹术的一个显著进步是用药趋于小数量按比例，向定量化发展，其计量单位一般为“两”，而不像以前的“斤”甚至“百斤”。由于技术的改进，当时制炼各种药物的方法更加完善，质量更高，并有所创新，如炼制铅霜(醋酸铅)的工艺、提取单质砷等等。《真元妙道要略》载：“以硫黄、雄黄合硝石，并密(蜜)烧之”，则会“焰起，烧手面及屋宇”。这实际上是初始的黑火药，对近代世界起重大作用的火药就是由此发明的。唐代炼丹所使用的矿物和化学药物的种类繁多，甚至有国外引进的，如波斯的石棉和密陀僧(Pbo)等。同时，炼丹家关于药物质量优劣，以及各地矿物和矿物性质的知识也日益丰富。约成书于公元664年的《金石簿五九数诀》就是一部矿物药的专著，详细列出了各种药物的形质、品质和产地。公元818年梅彪所撰的《石药尔雅》是世界上最早的炼丹术词典，书中记载当时有法可造的丹药98种，并列出了163种炼丹药物及其隐名，有人称该书为“唐代炼丹术语的可靠指南”。唐代炼丹的另一成就是炼丹中所得到的化学药物在医学上得到广泛应用，如孙思邈《千金翼方》记氯化亚汞(Hgcl)可以治疥癣、湿疹等皮肤病；王焘《外台秘要》记另一种氯化高汞(Hgcl2)有很强的杀菌防腐力，可以提毒、拔脓，促进疮口愈合；《唐本草》中记有一种用白锡银箔和水银合制而成的“银膏”，类似现在牙科用的填充剂；等等。这些说明炼丹术对医药学的发展有着重要贡献。唐代的炼丹术的著作非常多，它们在不同的方面都取得了很高的成就。孙思邈的《太清丹经要诀》列有18种秘方，炼制14种不同的丹药，其中“伏雌雄二黄用锡法”，既是制取单质砷的方法，又是一种炼制彩色金(SnS2)的新方法。金陵子的《龙虎还丹诀》记载了简便的抽砂炼汞法，直至宋代仍受丹家重视；书中“炼红银(铜)法”是唐代炼丹家发明的一种新的水法炼铜方法，在水法炼铜史上有重要地位；另外，书中的“治汞法”是使汞与硫黄化合成硫化汞，然后用铅通过加热再置换出汞来，这是唐代炼丹家进行的著名的定量实验研究。现存的唐代炼丹著作还有：陈少微《大洞炼真宝经修伏灵砂妙诀》和《大洞炼真宝经九还金丹妙诀》，张果《玉洞大神丹砂真要诀》，张九垓《张真人金石灵砂论》，金竹坡《大丹铅汞论》，以及无名氏的《阴阳转紫金点化还丹诀》、《太上卫灵神化九转丹砂法》、《上洞心丹经诀》、《王清隐书》、《红铅入黑铅诀》、《玄解录》、《黄帝九鼎神丹经诀》、《阴真君金石五相类》、《白云仙人灵草歌》、《蓬莱山西灶还丹诀》、《太上土兑经》、《太上圣祖秘诀》、《金丹秘要参同录》、《涌泉匮法》等等。如此多的炼丹著作，足见唐代炼丹术的繁荣。
炼丹术，又称炼金术、点金术、金丹术、黄白术，是古代一种用人工方法制炼既可使人“长生不老”，又能用来“点铁成金”的万应灵丹的方术。这当然是一门伪科学。但是，在炼丹家的炼丹实践中，他们认识到物质变化是自然界的普遍规律，并积累了大量关于物质变化的经验知识，这就为近代化学的产生打下了基础。中国是炼丹术的最早起源地，后来炼丹术又通过阿拉伯传到西方。所以化学亦起源于中国。另外，炼丹家的一个重要目的是长生不老，他们自然对医学极感兴趣，因而将炼丹药物引用到医疗实践中，也促进了医药学的发展。
《周易参同契》论证炼丹术的理论基础是先秦时期产生的元气、阴阳、五行、八卦等学说。他认为世间万物的产生和变化都是阳气与阴气相互作用的结果，不同物质之间可以转化相生，那么当然可以炼制出某种物质，使人长期保持生机勃勃。在说明炼丹术的可能性和合理性的时候，《周易参同契》将自然界的变化看作是有规律可循的，认为就像水汽蒸发为云雨、泥土干了化灰尘、燃烧残渣变为土、皮革熬煮炼成胶等现象一样，炼丹术也是“自然之所为”。在解释服食金丹为什么能使人长生不老时，书中说：“金性不败朽，故为万物宝，术士(炼丹家)服食之，寿命得长久。”这是一种希望把黄金的抗腐蚀性机械地移植到人体中去以求长生的天真想法。后来东晋的葛洪将这种思想发展成一种“假(借)外物以自坚”的丹药观念，成为历代炼丹家的思想支柱。抛开其中乞求长生的不现实的希望，则可以看出，《周易参同契》中关于物质变化的论述，有着朴素的唯物观点和辩证思想。这是十分可贵的。
魏晋南北朝时期，道教兴盛，炼丹服饵之术风行于社会上层人士之间，炼丹术开始步入成熟阶段。当时众多的炼丹家中，代表人物当首推东晋的葛洪。葛洪的主要著作是《抱朴子》，炼丹术内容主要集中在《金丹》、《仙药》、《黄白》三卷。《金丹》介绍炼制金丹及服食方法；《仙药》专门论述益寿延年的药物；《黄白》记录伪黄金和白银的炼制法。这些篇章中记录了可溶解黄金的“金液方”、铁和硫酸铜(曾青)的置换反应、胡粉(铅粉)和黄丹(四氧化三铅)的化学反应，以及玻璃的制作等。葛洪不仅总结了前人的炼丹成果，而且创造性地发展了炼丹术，在理论和实践上都是汉魏晋时代炼丹术的集大成者。这一时期另一位著名的炼丹家是陶弘景。他不仅是一位炼丹家，还是一位著名的医药学家。陶弘景的炼丹著作据说只在弟子中流传，并秘而不宣，因此无法确定他是否有炼丹著作留传下来。但是，从他的本草著作《神农本草经集注》中，我们可以对他的炼丹成就略知一二。其中有世界化学史上最早用火焰分析法鉴定钾盐(硝石)的方法，有石灰石的制法和化学作用的记载。他还最早将氧化汞和硫化汞区分开来，并明确指出“汞粉”(氧化汞)“最能去虱”，这是氧化汞作为杀虫药物的先声。
五代、宋、元时期，炼丹术继续发展，但势头明显缓慢下来。这一时期炼丹用药量进一步减少，已用“两”、“钱”计算，而且药物种类也更多。五代时独孤滔的《丹房鉴源》中记载的药物已将近240种，分别描述了它们的形状、性质、丹药方面的性能以及在医药上的功能和用途。宋元时期的炼丹著作也相当多，取得了很大成就。如五代的《宝藏畅微论》较早记载了金属锌和胆水浸铜法；宋代《太上灵砂大丹》中有关于炼丹家有意识地合成硫化铅的最早记载；《灵砂大丹秘诀》记载了以金属锡和丹砂合炼而得彩色金的新方法；元代《丹阳术》有提取单质砷的方法，并对这种物质有明确的描述和利用；元代的《砒匮养丹阳法》等好几部炼丹著作都记载了用单质砷直接点铜为砷白铜的方法。宋元时期炼丹著作有一点要优于前代，即留下了许多插图。这为我们了解古代的炼丹设备提供了准确的资料。如南宋《丹房须知》上载的蒸馏器，下部是加热炉，上部是盛药的密闭容器，旁通一管，可使水银蒸气流入旁边的冷凝罐中。如此完善的蒸馏器是我国炼丹家长期实践中的一项发明。
《周易参同契》并不是我国最早的炼丹著作。魏伯阳在书中已提到他那时就有“火记”600篇，以及托名黄帝的《龙虎经》等炼丹著作了。该书之所以受到后人的尊崇，被奉为“丹经之王”，关键在于在这部著作中，魏伯阳总结了前人的炼丹经验，并在此基础上，运用古代的哲学思想对炼丹术进行了理论论证和提高。《周易参同契》的书名就说明了这一点。按照魏伯阳在书中的解释，它的意思就是周易思想、黄老道家学说和炼丹术融通契和。
在中国古代，人们认为人的肉体可借助于某种神奇的药物而获得永生。著名的嫦娥偷吃后羿从西王母处得来的不死药，奔月成仙的神话故事，就反映了这种思想。战国至秦汉时期，长生不老的观念在医师、方士、贵族和学者等社会各界已十分流行。史书记载齐威王、齐宣王、燕昭王及秦皇汉武都曾派人入海寻仙求药，其结果当然也只能是“望洋兴叹”了。求药虽不成功，但对仙人何以能与天同寿的解释却产生了很多，大致是说仙人是通过服食黄金、玉浆、丹砂等得到长生的。于是以探求仙药秘密为目的的炼丹术兴起了。
《周易参同契》对中国古代科学有着极大的影响。它的理论内容同古代的化学、生理学、医药学、数学、物理及气功疗法都有关系，是一份宝贵的遗产。历史上就不断有人对该书进行研究，并分别以内丹和外丹方面继承和发展了《周易参同契》的思想和实践。现代人对《周易参同契》的研究是从20世纪30年代初开始的。1932年美国麻省理工学院戴维斯(T. L. Davis)教授与吴鲁强合作发表了翻译和研究《周易参同契》的成果。这是第一篇关于这个主题的研究论文，引起了国内外的高度重视。从那时起，《周易参同契》的科学价值逐渐为人们所认识，对它的研究也愈来愈深入。
东汉魏伯阳撰写的《周易参同契》是我国也是世界炼丹史上最早的理论著作。魏伯阳，会稽上虞(今浙江上虞县)人，生卒年不详，我们只知他生活在东汉桓帝时。现在浙江省上虞县的金垒观，相传就是他炼丹的地方。
西汉是中国炼丹术的奠基时期。当时宫廷和一些豪强贵族都豢养不少炼丹家以炼制长生不老之药。如武帝时代的淮南王刘安就是一个著名的炼金炼丹人物，曾组织宾客编了大量的书，其中就有“黄白之术”20多万字。由此可见，在西汉时已有关于炼丹术的专著出现。这些书大都已失传，不过从残存的资料中还可见到一些炼丹原料，如丹砂、汞、铅、曾青、雄黄等，以及这些原料性质的记载。据东汉末魏伯阳《周易参同契》载，他那时已有“火记”600篇和托名黄帝的《龙虎经》等大量的炼丹著作了。现代人考证，在现存的丹经中，属于汉代的作品有：《三十六水法》、《太清金液神气经》、《太清金液神丹经》、《黄帝九鼎神丹经》等。其中，《三十六水法》在淮南王刘安时已行世，是迄今所知现存最早的一部炼丹著作。该书记有溶解34种矿物和二种非矿物的54个方子，如利用硝石和醋的混合液来溶解金属和矿物等。东汉末年，道教兴起，炼丹术与道教合流，成为道教的一个重要组成部分。这时，有一个炼丹大师叫狐刚子，写下了《五金粉图诀》、《出金矿图录》、《河车经》、《玄珠经》等一批炼丹著作，反映了汉代炼丹术的高度成就。《出金矿图录》首次记录了冶炼金银的“吹灰法”、金银分离法、金银粉制作法以及用胆矾干馏制取硫酸的方法；《五金粉图诀》中有中国古代炼汞法和制铅丹(铅化合物)法的最早记录，其中“九转铅丹法”反映了中国古代炼丹家认识和实现可逆化学反应的创举。大约与狐刚子同时或稍前，另一位炼丹家魏伯阳撰写了一部闻名世界的炼丹著作——《周易参同契》。该书对炼丹术进行了理论总结和升华，对后世炼丹术的发展有极大影响，被历代炼丹家奉为“丹经之王”。
由于服食丹药经常致人死命，因此大约从南宋开始炼丹术就日渐衰落了。到了明代，虽然由于几位皇帝热衷于炼丹求长生，炼丹术一度复兴，但成就不大，而且炼成的丹药也多外用，即用于医药。如“红升丹”(纯净的氧化汞)，至今中医外科仍在使用。至明世宗时，由于世宗因服丹药毕命，遗诏处置了几位炼丹术士，对炼丹术是个重大打击，从此炼丹术在社会上的地位日益低落。
《周易参同契》，又名《参同契》，分上、中、下三篇和鼎器歌一首，共约6000余字。该书写作时大部分使用的是韵文，而且文词古雅，字意深奥，因此很不容易读懂。由此也引起了人们对本书基本内容的理解上的分歧。在古代就有人将它当作外丹著作，也有人把它看成内丹专论，这种争论一直延续到今天。现在大多数人认为该书中内丹、外丹的内容都有，除了概括性的理论部分外，以外丹为主，内丹为辅。
《周易参同契》中还记载了许多具体的炼丹技术。书中有一首“鼎器歌”，描述了炼丹的最重要的设备“丹鼎”。丹鼎就是起化学反应的反应器。这是一首非常好的咏物诗，把鼎的形制、尺寸等都详细地表达出来，使我们获得了早期丹鼎的重要知识。
唐宋以后，以炼服金石为主的炼丹术开始衰落，同时，道教中用人体作为炉鼎，锻炼内在精气，以达到养生、成仙目的的内丹学派开始兴起。由于《周易参同契》中理论概括性很强，非常适合内丹家的需要，所以同样被内丹家奉为经典。《周易参同契》中“引内养性”的气功功法和理论对古代人体科学的发展作用是巨大的。
图6 魏伯阳与弟子炼丹《周易参同契》中还将一些诱人的化学反应过程记录了下来。例如金属铅和它的化合物在我国出现得很早，大约在汉代以前，人们就已经在制造化妆用的胡粉，也就是碱性碳酸铅。《周易参同契》说：“胡粉投火中，色坏还为铅。”这是指碱性碳酸铅在高温下遇碳还原为铅的化学现象。在《周易参同契》中，炼丹实践的核心内容是炼制“还丹”，其炼制过程分三个阶段。首先是将15份铅与六份汞放在一起加热，生成铅汞齐(铅溶于汞，书称“黄舆”)；继续长时间加热铅汞齐，汞基本上被蒸发掉，铅则被氧化而生成“灰土”状的铅丹；将铅丹与九份汞混合并捣研均匀，密置在鼎器中，先以文火后以武火加热。铅丹在500 ℃以上即分解放出氧气，汞与氧化合生成红色的氧化汞，凝结在丹鼎的上部，这样就炼成了还丹(HgO)。《周易参同契》中还认为同类的物质才能相互发生化学变化，而不同类物质之间则不能发生作用。书中特别强调物质相互作用时比例的重要性，认为药物的种类、剂量比例是炼丹能不能成功的关键。在上千年前，能取得如此多的化学知识，是十分了不起的。
