Alkeemia keskajal oli segu teadusest, filosoofiast ja müstika. Keskaja alkeemikud lähenesid teadusliku distsipliini tänapäevase määratluse piires oma käsitööle terviklikult; nad uskusid, et alkeemiliste püüdluste edukaks saavutamiseks on vaja vaimu, keha ja vaimu puhtust.
Keskaja alkeemia keskmes oli idee, et kogu mateeria koosneb neljast elemendist: maa, õhk, tuli ja vesi. Õige elemendikombinatsiooni abil teoreetiliselt võis moodustuda ükskõik milline aine maa peal. See hõlmas nii väärismetalle kui ka eliksiire haiguste raviks ja eluea pikendamiseks. Alkeemikud uskusid, et ühe aine "muundamine" teiseks on võimalik; seega on meil klišee keskaegsetest alkeemikutest, kes soovivad "muuta pliid kullaks".
Keskaja alkeemia oli täpselt sama palju kunsti kui teadus ja praktikud säilitasid oma saladusi uuritud materjalide jaoks hävitava sümbolite ja salapäraste nimede süsteemi abil.
Alkeemia pärines iidsetest aegadest, arenes iseseisvalt Hiinas, Indias ja Kreekas. Kõigis neis valdkondades taandus praktika lõpuks ebausuks, kuid see rändas Egiptusesse ja jäi ellu teadusliku distsipliinina. Keskaegses Euroopas taaselustati see, kui 12. sajandi teadlased tõlkisid araabia teoseid ladina keelde. Oma osa mängisid ka Aristotelese taasavastatud kirjutised. 13. sajandi lõpuks arutasid seda juhtivad filosoofid, teadlased ja teoloogid tõsiselt.