中國傳統火藥的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黃代替，木炭也可以用油脂、瀝青代替。而火藥的發明，關鍵是在對硝石(又名焰硝)的識別、性能的了解以及其加工、提純工藝的進步。
硫磺的研究和利用較硝石要晚些，可能是由於中原一帶缺少天然的硫磺。記載了它，說它“能化金、銀、銅、鐵奇物”，表明漢代時已了解到硫磺能化蝕各種金屬。漢初時大約主要從西域火山區得到硫磺。據記載，當時悅般地區(今新疆庫車一帶)有火山，“山旁石皆焦熔，流地數十裏乃凝堅，即石硫磺也”。不過在漢代時，中原一帶也已經開始從黑色含煤黃鐵礦(當時叫涅石，因是燒製綠礬的原料，所以也叫礬石)提取硫磺了。那是一種製造綠礬的工藝：在土坯砌成的窯中，把礦石和煤炭壘疊起來，點火焙燒，便發生如下反應：
中國煉丹術興起以後，方士很重視硝石，不斷摸索它的性質，說它是“感海鹵之氣所生，乃天地至神之物，……能使七十二石化而為水，柔潤五金，製煉八石，雖大丹亦不舍此”。在東漢問世的中國早期丹經《三十六水法》中，硝石就是主角。
柳絮飛殘鋪地白，桃花落盡滿階紅。
在北宋的後期，火藥又被應用到娛樂上。那些早期的爆仗、流星和煙火似乎都是基於軍事應用的經驗而創造出來的。南宋時，汴梁孟元老寫了一本《東京夢華錄》，追記徽宗崇寧到宣和年間(公元1102—1125年)京師人物豐阜、市衢繁華的情景，就提到宮中放爆竹和煙火，……說在百戲表演過程中有爆仗“一聲霹靂，……煙火大起，有假麵披發，口吐狼牙煙火、如鬼狀者上場”。那種爆仗，據施舍所撰《會稽誌》記載是“以硫磺作爆藥，聲尤震厲”，肯定已不是過去燃燒竹子的那種“爆竹”了。到了南宋初期，大概已經有了那種在木架上施放的，有重重帷幕下降，不時出現亭台樓閣、飛禽走獸的大型煙火戲了。其時，吳自牧所撰《夢粱錄》中就已有“十二月有賣爆竹、成架煙火之類”的話。宋末元初多才多藝的文人趙孟頫曾有一首描繪當時的煙火，歌頌煙火匠師的詩，詩中寫道：
在唐代的煉丹術著作中已經出現了不少的“伏硫磺”和“伏硝石”的方法。但什麼時候術士們發明了火藥，至今還沒能準確地考證出來，眾說紛紜，分歧很大，多數人傾向於在中唐。他們有這樣一些根據：其時煉丹術著作中的一些伏火方，實質上是些原始火藥方，而且已知會發生爆炸，所以采取了周密的防範措施，這是其一；唐德宗時，藩鎮割據，李希烈占據汴梁(今開封)稱帝，劉洽去討伐，攻入宋州(今商丘)，李希烈部下用方士的計策火攻，燒了劉洽的戰棚和城上的防禦工事，可能用的是裝了火藥的火箭，這是其二；據路振《九國誌》記載：唐哀宗天祐初年(公元904—905年)鄭璠攻打豫章(今南昌)的叛軍時曾以“發機飛火”燒了龍沙門，那種“飛火”大概就是填充了火藥的燃燒物，這是其三。但即使在宋代初年時，火藥還仍處於初期階段，隻為少數人所掌握，火箭、火球、火蒺藜還都是很令人驚異的新式武器。不過也看得出來，那時正在加緊研製。及至宋仁宗康定元年(公元1040年)，曾公亮、丁度奉詔，撰寫了一部綜合性兵書《武經總要》(成書於公元1044年)，其中正式記載了三個火藥方(圖3-11)，一種是毒藥煙球火藥，是燃燒溫度比較低，燃燒時冒濃煙毒氣(其中摻入了草烏頭、巴豆、狼毒等劇毒植物藥及砒霜)的火藥，用於殺傷敵人；一種是火炮火藥，燃燒猛烈，用於焚燒敵人的輜重、糧草；一種是蒺藜火球火藥，爆炸力較強，火藥包爆炸時播散出大量鐵蒺藜，可以阻擋敵軍騎兵前進。
圖3-12明代爆炸性火器“萬人敵”(采自喜詠軒版《天工開物》)
圖3-11《武經總要》所載火藥方
圖3-10燒取硫磺(采自喜詠軒版《天工開物》)
(本章完)