火藥，顧名思義就是能著火的藥，觸火即燃是它的主要特性。那又為什麽叫它做“藥”呢？因為製造火藥的兩種主要成份－硝和硫磺都是藥品，所以叫做火藥。與依靠空氣中氧氣才能進行燃燒的物質不同，火藥是由硝石釋放氧氣完成燃燒過程的自供氧燃燒體係，因而可以在密閉的容器中燃燒。由此可見，硝石在火藥中扮演著氧化劑的角色。而硫磺在火藥燃燒中扮演著還原劑的角色，是火藥能夠爆炸的重要因素。
在春秋晚期(公元前六世紀)，有一個叫計然的人就說過：“石流黃出漢中”，“消石出隴道”。石流黃就是硫磺；消石就是硝石，古時還稱焰硝、火硝、苦硝、地霜等。可見早在春秋戰國時期，木炭、硫磺、硝石已經為人們所熟知。在我國第一部藥材典籍漢代的《神農本草經》裏，硝石、硫磺都被列為重要的藥材。即使在火藥發明之後，火藥本身仍被引入藥類。明代著名醫藥學家李時珍所著的《本草綱目》中，說火藥能治瘡癬、殺蟲、辟濕氣和瘟疫
火藥是由練丹家發明的。由漢代到唐代，練丹家經過長期的探索和大膽的試驗，雖然沒有達到練出“仙丹”的目的，但在練製“仙丹”的過程中發明了火藥。
首先，人們對組成火藥的三種成分的性質有了一定認識。早在商周時期，人們在冶金中已經廣泛使用木炭。在實踐中，已經了解到木炭是比木柴更好的燃料。硫磺有天然存在，人們很早就開采它。同時在冶煉中，逸出的刺鼻的二氧化硫和溫泉中四溢的硫磺氣直接地刺激著人們的感官。就在這些接觸中，人們逐漸認識到硫的一些性能。除了獲知它對某些皮膚病有特別的療效外，還有某些奇特的性質。如《神農本草經》裏說：“石硫磺……能化金銀銅鐵，奇物。”就是說硫能和銅鐵等金屬化合。我國最早一本煉丹著作東漢的《周易參同契》裏，記載硫和水銀化合生成紅色硫化汞的反應。硫的這些性能在從事煉丹的方士眼裏很受器重。硫不僅能和銅鐵等金屬化合，還能把那神奇的水銀製服。於是練丹家們在妄圖用水銀煉製所謂的“金液”、“還丹”中，常常使用硫。在實驗中，人們還發現，硫著火容易飛升，性質活潑，很難擒製。怎樣才能使它藥性緩和變成比較容易控製呢？練丹家們采用了一種名叫“伏火法”的辦法，就是經過和其他某些易燃物質混合加熱或進行某種程度的燃燒，使它變性。火藥的發明就和這類硫磺伏火的實驗有密切聯係。硝的引入是製取火藥的關鍵。硝的化學性質很活潑，撒在赤炭上立即就產生焰火，能和許多物質發生作用，所以在煉丹中，常用硝來改變其他藥品的性質。同時又有很多伏火硝石的方法。又因為硝石的顏色和其他一些鹽類如樸硝(硫酸鈉)等差別不大，在使用中容易搞錯，因此人們還掌握了識別硝石的方法。南北朝時期的醫藥家陶弘景在《本草經集注》中指出：“以火燒之，紫青煙起，雲是硝石也。”這和近代用焰色反應來鑒別硝酸鉀是相似的。這為後來大量地采用硝石做了技術上的準備。
對炭、硫、硝三種物質性能的認識，為火藥的發明準備了條件。在我國封建社會的上升階段，由於醫藥學和煉丹活動的發展，特別是通過長期的實踐，人們在伏火硫磺、伏火硝石的多次實驗中觀察到，點燃硝石、硫磺、木炭的混合物，會發生異常激烈的燃燒。
唐代練丹家們於公元682年（唐高宗永淳元年）首創硫磺伏火法，在《諸家神品丹法》卷五中載有“孫真人丹經內伏硫磺法”：取硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐裏。掘一地坑，放鍋子在坑裏和地平，四麵都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角子逐一點著，然後夾入鍋裏，把硫磺和硝石燒起焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木炭消去三分之一，就退火，趁還沒有冷卻，取出混合物，這就伏火了。從這一記載可見，當時已經掌握了硝、硫、炭混合點火會發生劇烈反應的特點，因而采取措施控製反應速度，防止爆炸。
公元808年（唐憲宗元和三年），又創“伏火礬法”。同類的實驗在唐中期的《鉛汞甲庚至寶集成》卷二中也出現。有個名叫清虛子的，在講“伏火礬法”時說道：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入藥於罐內與地平。將熟火一塊，彈子大，下放裏麵，煙漸起，以濕紙四五重蓋，用方磚片捺以土塚之，候冷取出，其硫磺伏住。”在這個實驗裏，野生植物馬兜鈴和上麵實驗中的皂角子一樣，都是代替炭起燃燒作用的。同樣也注意防止混合物的激烈燃燒。這樣的操作方法是經過反覆實踐的經驗總結。
以上兩種配方，把三種藥料混合起來，已經初步具備火藥所含的成分，在理論上近似2KNO2＋S＋3C＝K2S＋3CO2↑＋N2↑＋Q方程式。不過所用的藥料是天然品，沒有經過提煉，質地既不純淨，份量也不標準，所以火藥的力量還是微弱。
關於失敗的教訓也有記載。成書約在五代時期(公元十世紀)一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書就告誡說，拿硫磺、硝石、雄磺(As2S2)和蜜合起來一塊燒，會發生焰火，把人的臉和手燒壞，還能直衝屋上，把房子也燒了。由此可見人們已經熟知這類混合物燃燒爆炸的性能，在煉丹中加以防止。人們有意識地利用這類混合物的這一性能，火藥就被掌握了。
經過煉丹家們不斷的改進，大約到晚唐時期（九世紀末葉），中國發明的黑色火藥便正式出現了。當時發明的火藥，現在叫黑火藥；因為它呈褐色，又有人叫它褐色火藥。它是硝酸鉀、硫磺、木炭三種粉末的混合物。這種混合物極容易燃燒，而且燃燒起來相當激烈。這是因為硝酸鉀是氧化劑，加熱的時候釋放出氧氣。硫和炭容易被氧化，是常見的還原劑。把它們混合燃燒，氧化還原反應迅猛進行，反應中放出高熱和產生大量氣體。假若混合物是包裹在紙、布、皮中或充塞在陶罐、石孔裏的，燃燒的時候由於體積突然膨脹，增加到幾千倍，就會發生爆炸。這就是黑火藥燃燒爆炸的原理。
和其他發明創造一樣，火藥的發明也經曆了一個長時間的實踐和認識過程，隨著生產的發展、社會的進步而逐步完善。
火藥應用於軍事以後，在製造技術上和性能上逐漸有所發展和提高。北宋仁宗時（公元1040年左右），以熟悉法令典故而著稱的宰相曾公亮等編寫的軍事著作《武經總要》前集卷12裏，已經詳細記載炮火藥、蒺藜火藥、毒煙火藥的配製方法。
火炮藥用焰硝四十兩，硫磺十四兩，木炭十四兩，外加竹茹、麻茹、清油、桐油、磺蠟、幹漆、砒磺、磺丹、定粉、濃油等。其組配比例為硝50.6%、硫磺26.6%、木炭22.8%。
蒺藜火藥用焰硝四十兩，硫磺二十兩，木炭五兩，外加竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青、磺蠟、幹漆等。其組配比例為硝50%、硫磺25%、木炭25%
製毒藥煙球用焰硝三十兩，硫磺十五兩，木炭五兩，外加巴豆、砒霜、狼毒、草烏頭、磺蠟、竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青等，其組配比例為硝49.06%、硫磺24.8%、木炭25.6%；
上述三個火藥配方說明，用硝石、硫磺、木炭為基本原料，再摻雜一些其他物質，就可以配製成不同性能和用途的火藥。這三個配方，既是經過宋軍試用改造後優良的定型製品，又是各地配製火藥的樣本。其硝、硫、炭之間的組配比率，漸趨合理。
但是，和現代黑色火藥比較，這三種火藥的組配率還有一定的差距（現代黑色火藥的標準配方：硝75%、硫磺10%、木炭15%），由於氧化劑硝石的含量太低，供氧不足，低熔點可燃物硫磺的含量太多，又摻有很多其他成份，其性能隻具有縱火、散毒、放煙的作用。《武經總要前集》所載“霹靂火球”就是按上述第一配方而製的，它也不是爆炸性火器，名為霹靂，是由於火藥後竹竿爆裂，發出很大響聲，又由於竹竿爆裂，球體內的熾熱瓷片散飛附近，可以傷人，所以說它有爆炸性火器的萌芽。
由此可見，北宋初期的火藥，一方麵已經有了相當的發展，另一方麵配方成份也很複雜，還是一種低級火藥。北宋末期所出現的“霹靂炮”、“鐵火炮”，其中裝藥則肯定已經是具有爆炸性能的火藥了。
宋元兩朝，戰場上出現了各種火器，應用日益廣泛。戰爭的需求促進了火藥性能的不斷改良。到了元代，火藥配方中硝的含量已經明顯增加，達到了60%，硫磺和炭各占20%左右。製造工藝也有所改良，減少了雜質，剔除了火藥中的緩燃物質，成品多為顆粒狀，具有了較大威力。
到了明代，火藥的發展取得很大的進步，達到了更高的水平。成書於明代前期的《火龍神器陣法》，記載了多種火藥配方，並提出“必要知藥性之宜”才能“得火攻之妙”，較《武經總要》已有較大的發展。戚繼光於公元1560年（嘉靖三十九年）寫成的《紀效新書布城諸器圖說》中，對銃用發射火藥的配方和製造工藝，記載的更為詳細。其配方為“硝一兩，磺一錢四分，柳炭一錢八分”，這種組配率，是硝石75.75%，硫磺10.6%，木炭13.65%，和現代黑色火藥的標準組配率已經基本一致。
不同組配比率的傳統火藥配方，在《武備誌製火器法》中多有記載。其中，用作火箭流星及浸泡藥線的火藥配方是“磺居硝六分之一，炭居硝五分之一，折算的組配比率為硫磺硝73.2%、硫磺12.2%、木炭14.6%。爆炸藥配方是“磺居硝三分之一或四分之一，炭居硝四分之一，折算的組配比率為硝66.6%、硫磺16.7%、木炭16.7%。火炮及鳥銃發射藥的配方是“磺居硝十分之一，炭同之”，折算的組配比率為硝83.3%、硫磺8.35%、木炭8.35%。
用硫或炭的同種異性原料組成的火藥配方甚多，可以配製成不同的火藥。如《兵錄火攻藥性》中說，“雄黃氣高而火焰”，可以配製燃燒強烈的火藥；“石黃氣猛而火烈”，可以配製烈性火藥；“砒黃氣臭而毒”，可以配製致毒藥劑。又如《武備誌製火器法》中說，“柳枝灰、茄秕灰最輕而易引火”，能配製容易引燃的火藥；“飄灰、蜂窩灰則又輕”，能配製極易引燃的火藥；用葫蘆灰能配製燃燒猛烈的火藥，用箬葉灰能配製爆裂的火藥。
在火藥中加入其他原料組成的火藥配方更多，僅在《兵錄火攻藥性》中就記載了50多個。例如，加入金針、硇沙、製鐵子、磁鋒等物，配製成使人肌肉腐爛的“爛火藥”；加入草烏頭、芭豆、雷藤、水馬等物，配製成使人說不出話來的“見血封喉藥”；加入江子常山、半夏、川黃等物，配製成使人昏迷不醒的“噴火藥”；加入桐油、豆粉、鬆香等物，配製成燒夷敵軍糧草和營寨的“飛火藥”；加入頭發、鐵汁、巴油等物，配製成焚燒敵軍革車、皮帳的強燒劑；加入猛火油等物，配製成得水愈熾能燃燒濕物的水戰用火藥；加入九尾魚脂等物，配製成因風蔓延的燃燒劑；加入狼糞等物，配製成晝發煙、夜發光的報警焰火；加入江豚骨、江豚油、狼糞、艾肭等配製的“逆風火藥”；分別加入青黛、鉛粉、紫粉、木煤後，配製成能發出青煙、白煙、紫煙、黑煙等報警火藥。
在《武備誌》稍後，公元1637年出版的《天工開物》中的《佳兵篇》所載的《火藥料》中，把其區分為直擊的火藥和橫擊的火藥，相當於發射和爆炸的概念。說直擊的火藥是硝九、磺一的比率，橫擊的火藥是硝七、磺三的比率。這說明，這時的火藥成份已較單純，人們對發射用火藥和爆炸用的火藥的組配規律，已經確實地掌握了。
明代火藥的配製工藝也有了極大的進步，其主要包括對原料的精選、提煉及配製、檢驗等方麵。
硝是配製火藥的主要原料，它的純度對火藥威力的影響很大。明代製硝的工藝流程分為三步。第一步是將天然硝石放在沒有雜質的淡水中溶解，把其中的泥沙等顆粒性雜質沉澱並剔除。第二步是用一定數量的雞蛋清、紅籮卜等吸附物放入硝溶液中多次煮沸，吸附其中的渣滓及鹽堿等成份，然後用笊籬將吸附物撈出。第三步是將水膠放入硝液中再次煮沸，爾後將硝液倒入瓷甕中冷卻凝固，使廢水浮在甕上，泥末沉於甕底，純硝居於中央，最後去水除渣，取出純硝曬幹。經過上述工藝流程，每百斤天然硝大致隻能提煉出30斤純硝。這種純硝呈白色結晶，。
硫磺是一種快速燃爆物，它純度對火藥爆發力的影響很大。明代硫磺的提煉工藝流程分為四步。第一步是將硫塊搗碎，揀去沙粒、雜物。第二步是將搗碎的硫磺放入鍋中加淡水煮沸，去除雜質，倒入甕盆內沉澱一天後，將沉澱物剔除，取得粗硫。第三步是按10斤硫磺倒入2.5斤牛油和1斤麻油的比例，進行煎煮，使油不粘糊硫磺，再用柏葉加入鍋中與硫磺同煮，吸去鍋中成黑色的渣滓。第四步是將去渣的粗硫放入沸油中煎煮，待油麵泛起黃沫後，放入盆中冷卻，最後除去麵上的黃沫和雜質，取出無渣滓、去油性的純淨硫磺，這種硫磺呈檸檬色塊狀結晶。
木炭粉是火藥中的助燃物，其質量優劣能影響火藥的燃燒速度。焙製木炭時，最好選用清明前後的柳條，因為此時的柳條葉芽將萌未萌，養分集中在柳條上。如果將這種枝直條勻的柳條取下，去皮除節，自然封幹，爾後再焙製成炭，碾成粉末。用這種木炭粉配製的火藥，因木炭的去皮而無煙，去節而無樹脂，從而提高了燃燒速度和的各向均勻性，增強了瞬時爆發力。
配製火藥的工藝流程共四步。第一步是將精選和提煉過的硝、硫、炭，按配製火藥的要求，秤準份量，按配方比例，分別放入石臼或木槽中，反複搗碾多次，使之成為細末。第二步是將碾細的硝、硫、炭三種粉末，按比例混合放入木臼中，再加入量的純水或燒酒，將混合物拌合成濕泥形態，並用木杵搗碾成千上萬次。在搗碾過程中，嚴禁沙石雜入臼中，以免磕碰後生火成災。當混合物將幹時，加水再搗，使混合物充分勻和細膩，爾後取出日曬。第三步是對成品進行質量檢查。選取一部分曬幹的火藥樣品，放在紙上燃燒，如果迅速燃盡而紙張完好無損，則是合格製品。或者將樣品放在手心中燃燒，火藥燃畢而手心不覺熱者，說明成品燃速快，是合格製品。反之，如果火藥燃畢後在紙上留有黑心白，或手心感到燒灼者，則為不合格製品，需要反工再次搗碾，直到合格為止。其四是篩選合格藥粒，趙士禎在寫成於公元1598年（明神宗萬曆二十六年）的《神器譜》中說：火藥的顆粒，“粗大者不用，下細者不用，止取如粟米一般者入銃”，說明當時對火藥顆粒大小與火藥燃燒速度的關係，已經有了深刻的認識。將經過檢驗合格的藥塊破碎成粒，用粗細不同的籮篩，分別篩出大銃（炮）、佛郎機和鳥銃所用的大中小各種火藥粒，不成粒狀的可以用作火門引火藥，剩下的細粉末全部剔除。這種按槍炮口徑和藥室大小，選用相應檔次的粒狀火藥的目的，既是為了提高發射威力，也是為了保證發射時的安全。
中國古代火器的發展自18世紀初葉逐漸衰萎，清代在第一次鴉片戰爭前所用的火藥，大體仍按明代火藥配製理論和技術，采用人工操作的辦法配製而成。而同期西方工業革命，極大地促進了火藥和火器技術的發展。
清軍在第一次鴉片戰爭中戰敗後，清朝一些統兵將領導和火藥研製人員，發現了舊製火藥的不足。為了改良火藥性能，進行了大量改進配製工藝的試驗，將提煉硝的次數從一次增加到三次，爾後按硝8斤，硫磺粉1斤2兩、炭粉1斤6兩的配比份量，放在石臼中，用槐榆木製的堅木杵搗拌成千上萬次，製成組配比率為硝76%、硫10.7%、炭13.3%的發射火藥。經對比試驗，和英軍發射藥的性能基本相當。
中國古代火藥發明後，在軍事使用中在不斷地改進和提高。其發展規律是：配製上由沒有嚴格比例到有一定比例；成份上龐雜到簡單、純淨；形狀上由粉末到顆粒。火藥的燃燒、爆炸和發射三種性能，也逐漸被應用到火器中去。