在早期的文明國度和地區中，中國使用銅、鐵等金屬的年代相對說來是較晚的。埃及大約在公元前5000年時開始進入青銅時代，公元前1000年左右開始進入鐵器時代；美索不達米亞地區大約在公元前7000年時開始利用自然銅，公元前4000年時開始進入青銅時代，公元前1200年左右開始進入鐵器時代；愛琴海地區大約在公元前3300年時開始進入青銅時代，公元前1000年左右開始進入鐵器時代；印度大約在公元前2500年時開始進入青銅時代，公元前800年左右開始進入鐵器時代；而中國是在公元前1500年左右開始進入青銅時代，公元前500年左右開始進入鐵器時代的。但是，由於中國在冶鑄技術方面的發明和創新，使中國的冶金業很快就後來居上，躍升於世界的前列，並為中國古代文明的高度發達奠定了堅實的物質基礎。從這裡我們可以看到一個技術進步帶動生產發展，並進而促進社會文明進步的典型範例。
中國冶金史上的一個最突出的特點，是鑄造技術佔有重要的地位，以至於鑄造既作為成形工藝而存在，又成為冶煉工序中的一個組成部分，達到了「冶」與「鑄」密不可分的地步。因此在古代文獻中往往是冶鑄並稱，並對中國文化產生了深刻的影響。如常用詞彙「模範」、「範圍」、「陶冶」、「就範」等，都是由冶鑄技術衍生而來的。這種冶與鑄密不可分的冶金傳統，是古代世界上其他國家和地區所無法比擬的。
被認為是中國古文明象徵的商周到戰國的青銅器，在某種意義上可以說是鑄造技術所造就的。從重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盤和大型的隨縣編鐘群，以至大量的禮器、日用器、車馬器、兵器、生產工具等，可以看到當時中國已經非常熟練地掌握了綜合利用渾鑄、分鑄、失蠟法、錫焊、銅焊的鑄造技術，在冶鑄工藝技術上已處於世界領先的地位。而《考工記》中所記載的：「金有六齊。六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊。五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊。四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊。三分其金而錫居一，謂之大刃之齊。五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊。金、錫半，謂之鑒燧之齊」，是世界上最早的合金配比的經驗xing科學總結，表明當時中國已認識到合金成分與青銅的性能和用途之間的關係，並已定量地控制銅錫的配比，以得到性能各異，適於不同用途的青銅合金。《考工記》中還記載有：「凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然後可鑄也」，說明當時已掌握了根據火焰的顏色，來判定青銅是否冶煉至精純程度的知識，這是後世化學中火焰鑒別法的濫觴。用以比喻工夫達到純熟完美境界的成語「爐火純青」，就是由此引伸出來的。
在煉銅中的另一項重要成就是濕法煉銅，也叫膽銅法。這是利用煉丹家所發現的鐵對銅離子的置換反應，進行冶銅的方法。其工藝過程是把硫酸銅或碳酸銅（古稱曾青、膽礬、石膽等）溶於水，使成膽水，然後投鐵塊於溶液中，因鐵的化學性能比銅活潑，鐵離子會置換出銅來。這是世界上最早的濕法冶金，宋代已用此法進行大規模的煉銅生產。
青銅鑄造技術的高度發展，對中國的鋼鐵冶煉產生了巨大的影響。中國在使用鐵的初期，就很快產生了生鐵的冶鑄工藝。生鐵的熔點低，便於澆鑄、連續加工成形和大量生產，從而促使了中國鋼鐵冶鑄業迅速發展，躍居世界鋼鐵生產的領先地位。而西方早期主要是煉製塊煉鐵，通過鍛打成形，其生產效率遠低於中國的生鐵冶鑄，直到十四世紀歐洲方開始採用生鐵冶鑄工藝。
由於生鐵含碳量高，雖硬但脆，不耐碰擊，易毀壞，為改進生鐵的性能，中國古代發明了一系列的生鐵加工技術。其中，首先是戰國時期問世的鑄鐵柔化術。該項技術又分為兩類，一類是在氧化氣氛下對生鐵進行脫碳熱處理，使成白心韌性鑄鐵；一類是在中性或弱氧化氣氛下，對生鐵進行石墨化熱處理，使成黑心韌性鑄鐵。而在西方，白心韌性鑄鐵的生產技術1722年方由法國人首次記述，黑心韌性鑄鐵是1831年才在美國問世的。到漢代，鑄鐵柔化術又有新的突破，形成了鑄鐵脫碳鋼的生產工藝，可以由生鐵經熱處理直接生產低、中、高碳的各種鋼材，中國從此成為世界上的先進鋼鐵生產國。其產品亦隨著中外交通貿易的發展，輸運到周圍各國以及中亞、西亞和阿拉伯一帶。
另一傑出的生鐵加工技術是炒鋼，它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法，大約發明於西漢後期。其法是把生鐵加熱成液態或半液態，並不斷攪拌，使生鐵中的碳份和雜質不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址，都提供了漢代應用炒鋼工藝的實物證據。東漢時成書的《太平經》中也說：「有急乃後使工師擊治石，求其中鐵，燒冶之使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫耶。」「莫耶」乃古代寶劍之稱。這段文字雖失之疏簡，但不難看出，它敘述的是由礦石冶煉得到生鐵，再由生鐵水經過炒煉，鍛打成器的工藝過程。炒鋼工藝操作簡便，原料易得，可以連續大規模生產，效率高，所得鋼材或熟鐵的質量高，對中國古代鋼鐵生產和社會發展都有重要的意義。類似的技術，在歐洲直至十八世紀中葉方由英國人發明。
中國古代的煉鋼技術主要是百煉鋼。自從西晉劉琨寫下「何意百煉鋼，化為繞指柔」(39)這一膾炙人口的詩句後，「千錘百煉」、「百煉成鋼」便成為人們常用的成語。百煉鋼肇始於西漢早期的塊煉滲碳鋼，其後不斷增加鍛打次數而成定型的加工工藝。到東漢、三國時，百煉鋼工藝已相當成熟。上引《太平經》中的「萬鍛之，乃成莫邪」，即是其生動的寫照。曹操曾令工師製作「百辟利器」，(40)曹丕的《典論-劍銘》中說：「選茲良金（指鐵），命彼國工，jing而煉之，至於百辟」。劉備曾令「蒲元造刀五千口，皆連環，及刃口刻七十二湅」。(41)《古今注-輿服》亦說：「吳大帝有寶劍三，……一曰百煉，二曰青犢，三曰漏景」。後世這一工藝一直被繼承，並不斷得到發展。
創始於魏晉南北朝時期的灌鋼技術，是中國冶金史上的一項獨創xing發明。陶弘景說：「鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者」，(42)北齊的綦母懷文「造宿鐵刀，其法燒生鐵jing以重柔鋌，數宿則成剛」，(43)說的就是灌鋼技術。灌鋼的工藝過程大致為，將熔化的生鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳份會向熟鐵中擴散，並趨於均勻分佈，且可去除部分雜質，而成優質鋼材。灌鋼技術在宋以後不斷被改進，減少了灌煉次數，以至一次煉成。沈括在《夢溪筆談》卷三說：「世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之『團鋼』，亦謂之『灌鋼』」，並說「二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵」，正反映了灌煉次數的減少。其中把柔鐵屈盤起來是為了增加生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，並促使碳份分佈更均勻；封泥則可以促進造渣，去除雜質，並起保護作用。明代灌鋼技術又進一步發展，據《天工開物》卷十四記載，已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片，進一步增加了生熟鐵的接觸面，加速「生熟相和，煉成則鋼」的進程，泥封亦改為草泥混封。灌鋼又稱「抹鋼」、「蘇鋼」，其工藝自清至近代仍很盛行。在坩堝煉鋼法發明之前，灌鋼法是一種最先進的煉鋼技術。
銅、鐵外，中國古代冶煉和使用的金屬還有金、銀、汞、鉛、錫、鋅等，其中鋅的煉製是中國首先發明的。中國在先秦的青銅中已把鋅作為伴生礦加入銅合金中，從漢代至元代更是有意識地把鋅的氧化物「爐甘石」加入化銅爐中，以生產鋅為主要合金元素的銅合金黃銅。明代時，則開始了大規模地用爐甘石作原料提煉金屬鋅。從十六世紀起，中國的鋅便不斷傳進歐洲。歐洲到十七世紀才開始煉鋅，其工藝也是源自於中國。