Alkemi i middelalderen var en blanding af videnskab, filosofi og mystik. Langt fra at fungere inden for den moderne definition af en videnskabelig disciplin nærmede sig middelalderlige alkymister deres håndværk med en holistisk holdning; de troede, at renhed i sind, krop og ånd var nødvendig for at forfølge den alkymiske søgen med succes.
I hjertet af middelalderens alkymi var ideen om, at al materie var sammensat af fire elementer: jord, luft, ild og vand. Med den rigtige kombination af elementer blev det teoretiseret, ethvert stof på jorden kunne dannes. Dette omfattede ædle metaller såvel som eliksirer til at helbrede sygdomme og forlænge livet. Alkemister mente, at "transmutation" af et stof til et andet var muligt; således har vi klichéen fra middelalderlige alkymister, der forsøger at "omdanne bly til guld."
Middelalderens alkymi var lige så meget kunst som videnskab, og praktikere bevarede deres hemmeligheder med et tilslørende system af symboler og mystiske navne på de materialer, de studerede.
Alkymi stammer fra oldtiden og udviklede sig uafhængigt i Kina, Indien og Grækenland. På alle disse områder degenererede praksis i sidste ende til overtro, men den vandrede til Egypten og overlevede som en videnskabelig disciplin. I middelalderens Europa blev det genoplivet, da forskere fra det 12. århundrede oversatte arabiske værker til latin. De genopdagede skrifter af Aristoteles spillede også en rolle. Ved udgangen af 1200-tallet blev det drøftet alvorligt af førende filosoffer, videnskabsmænd og teologer.