最早被人类认识和利用的金属材料是铜及其合金。古人认为天然红铜只是一种红色石头，只能制作供人玩赏的装饰品。寻找红铜的过程中自然会发现与红铜相伴的铜矿石，而一块锻打和加热熔化红铜和铜矿石使人们掌握了冶铜技术。冶炼这些共生矿得到的不是红铜而是青铜一类的铜合金，人们进而掌握了青铜的冶炼。

虽然地球上的铁含量远比铜为多，然而铁的使用要比铜晚得多。从世界上各个古代文明的发源地来看，人类最早接触的铁是陨铁。大约在商代中后期中国北方开始使用陨铁，并已认识到陨铁比青铜有更好的硬度和强度。

中国古代炼钢方法可分为两类。一是以块炼铁为原料，采用渗碳技术使其成钢。二是以生铁为原料，采取脱碳技术使其成钢。在铸铁的实践中，工匠又先后创造了铸铁脱碳钢、炒钢和百炼钢，南北朝发明灌钢。到了明代形成了生铁─炒成熟铁─灌钢─锤锻的炼钢法。

在中国的冶金史和化学史上，锌黄铜的冶炼是一项十分重要的成就。在宋元时期，先民以菱锌矿与赤铜、木炭混合密封烧炼而得铜。到了明代中期，人们已能冶炼出金属锌，并直接采用金属锌和红铜合炼。明代嘉靖以前的钱币都是用锡铅青铜铸造，而嘉靖通宝骤然变成清一色的锌黄铜。

除了黄铜以外，金属锌的冶炼亦显示出中国古代冶金化学技术的发达。锌是一种化学性质较活泼的金属元素。在自然界中没有天然的金属锌，闪锌矿和菱锌矿是常见的两种锌矿石。将锌矿石和木炭一起加热冶炼使金属锌还原出来，但过程中很难意识到金属锌的存在，因此明代中期才冶炼出金属锌。

金、银及铂、钯等在化学上统称贵金属。虽然金在自然界多数呈游离状态，却是人类最早使用的金属之一。中国先民早在夏商时期已使用黄金，而现今出土的春秋战国时期的金器不胜枚举，反映了当时黄金加工技术已有很高水准。

银是一种白色金属，在自然界中呈单质状态的较少，多以硫化物状态伴生于其他有色金属矿石中。从考古资料显示春秋时期就已经开始使用金属银。古代熔炼提取金属银常采用两汉时发明的灰吹法，即先将银熔入铅中成合金，再在风炉中的灰坯上，利用熔点的差异，除去铅而留下银。此后又创造了分离金银的树脂法、矾盐法及硫磺法等。

铅金属的熔点仅有摄氏327度，因此人们早在夏代已能熔炼出铅。从考古资料来看，直到商代后期炼铅技术得到发展和普及。锡的熔点比铅还低。虽然冶铸锡器不难，但由于锡器在低于摄氏13.2度下会使白锡变成粉末状的灰锡，故出土的早期锡器十分罕见。