在阿拉伯人所做的科学工作中，炼金术是首先要提到的，因为，炼金术正是在他们的手中发展成为一门较大的学科。西文“炼金术（alchemy）”一词就来自阿拉伯文。
从今天的眼光看，炼金术无疑不能称作科学。它的目标“使贱金属变成贵金属”，用化学方法是根本不可能实现的，但从历史的角度看，它确实是一门“准科学”。与近代意义上的自然科学一样，它直接面对自然界，观察自然现象，做控制、改变自然物和自然过程的实验；它既有理论依据，又有实用目的。所以，它确实是人类认识自然和改造自然的活动的产物，是科学史的重要研究课题。近代化学就是从炼金术中脱胎而来。
炼金术有两个来源：第一是工匠来源，第二是哲学家来源。自古以来，人类在制陶、染色、酿酒、冶金等生产活动中逐步认识到自然界的物质形态是可以发生改变的。这种改变有的是自然发生的，但也可以人为地促成。在生产实践过程中，工匠们最早懂得如何使物质的颜色、光泽发生改变。世人对黄金等贵重金属的渴望，驱使工匠们去想办法制造赝品。19世纪在埃及底比斯墓穴中发现的纸草上有关于炼金工艺的记载。这些纸草大约写于公元3世纪，表明了当时亚历山大里亚化学工艺的水平。纸草上介绍了好几种制造金银赝品的方法，而且保证它们经得起检验。例如，保存在莱顿博物馆的莱顿纸草上有这样的工艺：以两份铅粉混合一份金粉，用胶调和，涂在铜器表面，然后反复加热，铜器就成了金器，再用高温烧制也不能去掉其表面的金色。再如，保存在斯德哥尔摩的斯德哥尔摩纸草也载有类似的工艺：用四份锡、三份白铜和一份金银合金混合熔化，最后可以得到成色极好的金银合金，看不出异样来。
如果只有这些工匠来源，炼金术就不能被称为炼金术，只可能是一些骗术。制造赝品的工匠本人，并不相信经过加工的贱金属就真的变成了货真价实的黄金白银。骗术不可能被当成正当的事业吸引大量有才智的人参与。炼金术之所以为炼金术，就在于它还有其哲学来源。
希腊古典哲学家为炼金术提供了理论依据。柏拉图在其对话《蒂迈欧篇》中提出了这样的看法：物质质料本身是没有任何性质的，之所以能够显现出不同的物质性质，是因为被注入了形式，而这些形式是可以相互嬗变的。亚里士多德目的论的自然哲学认为，万物都内在地向着尽善尽美的方向努力，有致善的趋势。希腊晚期的斯多亚派哲学家更鲜明地提出了万物有灵论的自然哲学理论。在他们看来，自然界一切物体包括金属，都是活的有机体，在它们内在精气的带动下，都有向善生长的趋势。这些思想被综合成炼金术的基本指导思想。
按照柏拉图的思想，物性之间的相互变化是可能的。按照亚里士多德的思想，贱金属总有一种向贵金属转变的渴望和要求，即使没有人为的干预，这种转变的过程也会自然发生，只不过比较慢而已，因此人为地加快这种过程是可能的。按照斯多亚学派的思想，贱金属可以接受贵重金属的精气而成为贵金属。
今天我们知道，颜色只是物质的外在性质之一，并非本质的物性，但炼金术士把颜色看成最本质的属性，是一物的精气之所在，这样，一旦通过某种化学方法改变了物质的颜色，他们就相信该物质确实换了精气，脱胎换骨变成了另一种物质。这是炼金术的基本哲学信念之一。
亚历山大里亚时期，炼金术达到第一次高潮。最著名的炼金术士是佐西默斯。此人大概于公元250年生于埃及，留下了大量的著作。以佐西默斯为代表的亚历山大里亚炼金术，带有浓厚的神秘主义色彩。它与宗教教义和仪式混在一起，将不少真正的化学过程掩盖了。当时一般的操作程序是：第一步，将铜、锡、铅、铁四种贱金属熔合，变成无颜色的死物质，此过程被称为“黑变”；第二步，加入水银使合金表面变白，此过程被称为“白变”或“成银”；第三步是加入少许金子，使合金表面变黄，此过程被称为“黄变”或“成金”；最后一步是“净化”，通过泡洗将表面的贱金属去掉，使合金呈现纯正的金色。这一步完成后，原先的贱金属经过衍变，失去了其原有的贱性灵魂，获得了高贵的灵魂，成了贵金属。
亚历山大里亚的炼金术活动，大大提高了当时的化工工艺水平。炼金术士们发明制造了蒸馏器、熔炉、加热锅、烧杯、过滤器等化学用具，而这些器具到现在还是化学实验室的常用设备。
阿拉伯人掀起了炼金术的第二次高潮。阿拉伯人的炼金术的来源很多，主要受亚历山大里亚希腊化传统的影响，但中国炼丹术对他们的影响也不可低估。关于阿拉伯语“炼金术（al-kimiya）”一词的来源有两种看法。一种认为，它来源于埃及语khem（黑色）加上阿拉伯定冠词al。前面说过，亚历山大里亚炼金术的第一个步骤是“黑变”，khem指的就是“黑变之术”，alchemy继承的是这一传统。另一种观点认为，kimiya来源于汉语的“金液”一词，该词在福建方言中读作kim-ya，阿拉伯人正是在与福建通商时将这一术语带到了西方。这两种观点分别反映了阿拉伯炼金术的两个来源。
阿拉伯前期最著名的炼金术士是贾比尔·伊本·哈扬，他大约于721年生于伊拉克，815年去世。他有大量的著作传世，但许多可能只是别人托名之作，并不是他写的。在印刷术应用之前，只有很少的著作可能有抄本。许多人为了使自己的著作传世，只好假借名人之作出版。这一点也说明了贾比尔在生前已十分有名。
贾比尔对炼金术的最大贡献是提出了金属的两大组分理论。他认为，所有的金属都由硫和汞这两种物质按一定的比例化合而成。硫具有易燃性，汞具有可塑性和可熔性。黄金富含汞，贱金属则富含硫，改变金属中这两种物质的比例，就可以改变金属的贵贱。贾比尔组分理论的重要意义在于，在炼金术士的化学实验中引入了定量分析的方法。贾比尔的著作中记载了大量有价值的化学实验。他所开创的炼金术摒弃了传统炼金术的神秘主义成分，是近代化学的先驱。
阿拉伯的第二位炼金术大师是阿尔拉兹，生前是巴格达一个非常著名的医生。他继承了贾比尔的炼金术传统，注重化学实验，少谈神秘之术。他的著作《秘密的秘密》记下了不少化学配方和化学方法。他发展了贾比尔的组分理论，增加盐为第三种组分。汞、硫、盐的三组分理论一直流行到17世纪波义耳的《怀疑的化学家》出版为止。
阿拉伯炼金术是化学史上极为重要的一段，正是它为后来的化学奠定了基础。西文中许多化学名词都来自阿拉伯文，如碱（alkali）、酒精（alcohol）、糖（sugar）等。
