宋元时期，道教外丹术仍有一定地位，出现了不少炼丹家和重要的炼丹术著作。宋代著名炼丹家吴悮，总结历代炼丹经验，写成《丹房须知》一书流行于世。著名文学家苏轼、苏辙，都曾经炼过丹。沈括的《梦溪笔谈》也有当时人炼丹的记载。
但总的来说，外丹术信仰从唐末五代起已经发生根本性危机，在走下坡路。同时，隋代以来已经在缓慢发展的内丹成仙信仰，赶上这一机会，迅速流传开来，进入两宋以后，内丹更加盛行，逐渐占据了道教修炼学说的主导地位。
五代时，后蜀彭晓完全从内丹学说的角度注释《周易参同契》，对当时内丹成仙信仰的发展产生了很大影响。这一时期，还形成了所谓“钟吕金丹派”，即打着汉钟离、吕洞宾旗号的一种内丹学说，后来修炼内丹的道士对它十分推崇。汉钟离和吕洞宾后来成了道教传说的“八仙”人物。 吕洞宾可能是五代时期的一位道士。汉钟离是不是真有其人，现在已经弄不清。
内丹学说把人的身体当成烧炼用的炉鼎，认为人身体内部有精、气和神，它们就是药物原料，它们在人体内部被烧炼成“丹”，人就能成仙。内丹修炼的具体功法很多地方同气功锻炼有相似之处。宋代官僚士大夫热衷于此道的不少。如北宋苏轼，少年时曾在眉山跟道士张易简学习，生平不但喜欢收集抄录这方面的东西，自己也亲身锻炼，学习内丹胎息养气之术。流传下来的《苏沈良方》这部书，就是后人将他抄录和写作的这方面的文章附在沈括写的一本医药方书著作的后面而成的。南宋曾慥〔zao造〕，号至游子，担任过虔州和荆南二州的长官以及中央部门的右文殿修撰等官职，“晚欲养生，潜心至道”(曾慥《集仙传·序》)，到老时想学养生之道，于是专心钻研，收集道教内丹养生各家各派的学说，并加上他自己的见解，编成《道枢》一书。这本书保存了很多南宋以前道教的有关文献，具有研究价值。
道教炼丹术无论外丹也好，内丹也好，都被道士们搞得十分神秘。炼丹术的传授，只在师徒个人之间进行，而且多是些修炼口诀之类，难得形成文字。即使写成著作，也故意把它说得闪闪烁烁，很不明白。内丹术著作一般都大量从外丹术那里“借”名词术语，如炉鼎、铅汞药物、烹炼、火候等等，同时还使用很多暗语。据说如果直接写明说清，容易传到不当传的人手中，遭到神的责备。是不是真的如此，只有天知道了。
北宋时期内丹学说的集大成者是张伯端。他字平叔，号紫阳。据他自己说，从小时候起，他就学习儒、佛、道三家的经书，还学习天文、地理、医学和兵法等等。张伯端科举考试中了进士，但后来因受牵连丢了官，于是对官场心灰意冷，专心研究丹书，写成《悟真篇》等内丹著作。
张伯端的内丹学说，把人的身体看作一个小天地，大天地是生成万物的大炉鼎，人体小天地是小炉鼎。在人体内炼丹，要懂得天地生成万物的所谓规则。他在《悟真篇》中说：
道自虚无生一气，便从一气产阴阳。
阴阳再合成三体，三体重生万物昌。
这是道生万物的过程和顺序。如果按照相反的顺序修炼，从尾巴开始，再到头，即达到原来的出发点“道”，就能跟道合在一起。道是永生不灭的，所以与道合一就能成仙不死。
在具体修炼步骤上，他主张先从调整呼吸入手，在内丹学说中叫作先修命。从气和精修炼起，再到神，叫作先命后性。张伯端本人不是出家的道士，也没有打算创立教派，组织教团。但在他的学说影响下，形成了所谓“金丹派南宗”。这种内丹道派不同于一般的道教派别，它没有教团组织，没有自己的宫观庙宇，也没有职业道士。它的延续是通过个别秘密传授丹诀的方式进行的。直到后来，南宗中有人兼学道教符箓派的神霄雷法，并向官府申请建立活动中心，才渐渐有了教团组织。
除张伯端南宗外，宋代还有其他一些内丹流派。其中影响较大的有所谓陈抟〔tuan团〕派。陈抟，字图南，自号扶摇子，活跃于五代宋初。他自小学习儒、佛、道各家学说，年轻时志向很大，据说“图南”这个名字就是想要“南面称王”的意思。但陈抟时运不济，连进士也没有考上。后来他决心隐居，先在武当山隐居20多年，后来又到了华山。后周世宗(柴荣，公元954—959年在位)喜好黄白术(炼金术)，有人说陈抟很懂。于是就派人找了来。不料陈抟却劝世宗多关心天下百姓的事，不要浪费精力在黄白术上。宋太宗时曾经两次得到召见。传说出自陈抟的《无极图》，主张修炼内丹先要在心上下功夫，然后按顺序炼精化气，炼气化神，炼神还虚，复归于无极(道)而成仙不死。因为陈抟把心神(性)的修炼放在前面，所以这种内丹学说是先性后命的。
今天成为道教标志的被称之为太极图的阴阳鱼图案，据说同陈抟以及他的学生种放传下来的几种用来说明道教思想的图，有一些渊源关系。
两宋的内丹学说都顺应当时思想潮流，提倡儒、佛、道三教合一。
道教内丹术吸收了中国医学中很多养生保健的思想内容，积累了不少气功锻炼材料，当然其中也含有不少成仙不死和其他虚夸、荒诞的内容。