道教内丹学肇始于中国古代的神仙家。依史籍所载，神仙家为了追求长生不死、返老还童的理想，研习了许多延年益寿的方术。至战国时又逐渐认识到男女合气之术是“天下至道”，主张炼气聚精存神，从而向内丹学迈出了关键的一步。自先秦至汉代，为内丹学的形成作好了理论和实践的准备。东汉道教创立至隋唐之际，是内丹学的形成时期。唐末五代，内丹学进入成熟时期并出现了一批专门从事内丹修炼的著名丹家及许多内丹经典。内丹学的形成是中国古代养生家与道家长期同衰老死亡作斗争取得的成果，是他们数千年来探索宇宙自然法则和人体生命科学奥秘的智慧结晶。它是道家和道教文化的精华，也是道士传法、修炼的基本内容。
从历史上看，内炼修养之术的起源可以上溯到殷商以前。它的肇始，与远古即有的原始巫教活动有关，是由巫师在祭神、内炼、疗病、通灵时的轻歌曼舞、针砭按摩、行气导引、房中摄养等活动发展演化而来。相传阴康氏“教人引舞以利导之”（《路史》卷９），赫胥氏部落的先民“含哺而熙，鼓腹而游”。《庄子·马蹄》）黄帝有“移精变气”的修炼体验，王乔、赤松子则“吸阴阳之和，食天地之精，呼而求故，吸而求新”。到了春秋战国时代，各种内炼方术已相当流行。在《庄子》书中记载了多种多样的修炼方术，如“熊经鸟申”、“吐故纳新“、“缘督为经”、“踵息”、“心斋”、“坐忘”“朝彻”、“见独”等。战国时代已有《却谷含气篇》、《行气玉佩铭》等流行于世，西汉又有《导引图》等。这些皆成为内丹学的基本素材。《楚辞·远游》所载王乔、赤松子行气术，就是一种修持先天真气的古朴丹法。
概而言之，内丹学就是将王乔、赤松、彭祖的行气导引，容成、玄女、素女的房中秘术，安期生、羡门高的药饵服食术相互融汇升华而成的一种综合、高级的内养学。换而言之，晚周仙道的三派神仙，是道教内丹学的直接源头。
另一方面，《老子》、《庄子》等道家经典的问世，又为内丹学的形成提供了必须的理论基础。老庄学派的道论及略后的黄老道思想，皆为道教内丹学的核心理论。其众多的概念、范畴如有无、动静、魂魄、抱一、抟气、至虚、至柔、挫锐、解纷、和光、同尘、归根、复命、观复、深根、固蒂、恍惚、负阴、抱阳、恬淡、无为、养神等，均被内丹学所沿用。其“致虚极、守静笃”、“抟气致柔”、“修除玄鉴”的功夫，凝神、坐忘、心斋、守一、守舍等秘法，也被汲取为内丹法诀。至于老庄学派倡导的圣人、真人、仙人的境界，更是成了内丹派遵循的行为模式和理想的目标。
内丹学渊源甚古，由来多端，初始于晚周仙道与先秦道家、秦汉黄老家。故道教认为此学开宗于黄帝，祖述于老子，阐发于魏伯阳，宏扬于南北二宗诸祖。元陈致虚《金丹大要》卷一曰：“金丹之道，黄帝修之而登云天，老君修之是为道祖，巢由高蹈，铿长年，尔来迄今，历数何限。求之册者，当以《阴符》、《道德》为祖，《金碧》、《参同》次之。自河上公五传，而至伯阳真人，祖天师得伯阳之旨，丹成道备，降魔流教。仙翁济幽，旌阳斩蛟，是皆逢时匡世救劫，乃真仙之余事耳。华阳玄甫、云房、洞宾授受以来，深山妙窟，代不乏人，其间道成而隐，但为身谋，不肯遗名于世间者，岂胜道哉！复有传世存道，序传诗歌，或隐或显，宁具知乎！至于功高德重，尊居帝境，宰制劫运者，又难备知。燕相海蟾受于纯阳，而得紫阳，以传杏林、紫贤、泥丸、海琼，接踵者多。我重阳祖受于纯阳，而得丹阳，全真教立，长春、长真、长生、玉阳、广宁、清静诸老仙辈，枝分接济，丹经妙诀，散满人间。”
南宋王庆升《三极至命筌蹄》亦说：“七返九还，金液炼形者是也。一时媾精，一日结胎，十月脱胎，三年无阴，是谓纯阳之仙。六年绝粒，鼻无喘息，名曰至真。白玉其骨，黄金其筋，履蹈虚空，洞贯金石，此修仙之极致也。自老子、黄帝而下，凡飞腾变化之俦，皆修此耳。故老子作《道德经》，以诏后世。黄帝著《阴符经》，以彰厥旨。真人魏伯阳因之作《周易参同契》，以极其底蕴。正阳钟离权由之作《云房三十九章》，以祛似是之惑。纯阳吕岩缘之作《沁园春》、《霜天晓角》及《窑头脱空》等歌，以广其意。华阳施肩吾修之，作《会真记》以诱进学之士。虽皆发明道要，显示机缄，然而火候法度、温养指归，并不曾说破。天台怡真先生谪自紫阳真人，宿德不渝，感西华夫人发枢纽而授之以口诀，道成，授杏林石泰以《悟真篇》。杏林道成，授紫贤薛道光以《还元篇》。紫贤道成，授泥丸真人以《复命篇》》。泥丸道成，授紫清真人以《翠虚篇》。厥后之闻道者，紫清之徒也。”大致勾划出道教内丹学肇始、形成、发展、兴盛的历史过程。
据今掌握的史料，东汉时期的早期道经中已有内丹的记述。如《太平经》有爱气、尊神、重精的思想，提出了内照、存神、食气、胎息、辟谷等修炼方法；《老子想尔注》主张“深藏其气，固守其精，无使漏泄”，并联系房中术等提出了结精、炼气、养神、守戒等修行法门；魏伯阳《周易参同契》提出了“参同相类”的修炼模式，被称为“万古丹经王”。之后，《黄庭内景经》、《大洞真经》、《老子清静经》、葛玄《五千文经序》、葛洪《抱朴子内篇》以及陶弘景《养生延命录》等经典，进一步完善了各种方术，提出了诸如静思、存思、存想、存神、内观、内视、行气、导引、咽津、呼吸、辟谷、守一、藏精、调息等修炼方法。然而，唐以前，外丹学盛行，人们皆相信“不死之要道在神丹”(外金丹)，内炼方术可与金丹大药相配合，起到养生延年的作用，却“不能度世以致乎仙”。故汉唐之际，外丹盛行而内丹隐晦，知内丹学之人甚少。
引人兴趣的是，作为一个专用术语“内丹”一词最早的记载，却见于佛教天台宗的文献中。早在梁陈时的佛教天台三祖慧思，就曾谈到要“藉外丹力修内丹”。他说：“为护法故求长寿命，不愿升天及余趣，愿诸贤圣助我，得好芝草及神丹，疗治众病除饥渴…借外丹力修内丹，欲安众生先自安。”（《南岳思大禅师立誓愿文》）这是古文献中笫一次明确地将内丹、外丹并列而论，且以外丹之力助内丹之修炼。
其后，隋开皇年问的罗浮山道士苏元朗，提出以“身为炉鼎，心为神室津为华池。”著作《太清石壁记》、《茅君歌》及《宝藏论》，其曰：“灵芝在汝八景中，盍伺黄房求诸。谚云：天地之先，无根灵草，一意制度，产生至宝，此之谓也。乃著《旨道篇》示之，自此道徒始知内丹矣”。（《罗浮山志》）
