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In der Renaissance blüht das Interesse an der Alchemie wieder auf. Das Hauptmerkmal ist zunächst auf den spirituellen Aspekt gerichtet. Es wird eine Verbindung zur Kosmologie gefordert, welche in Geist, Seele Bindeglieder zwischen Gott und der Schöpfung sieht.
Wichtigster Vertreter dieser neuen Alchemie ist wohl Paracelsus. Für ihn zählt die Kenntnis der unsichtbaren, Natur der Dinge, im Verständnis jener geistigen, körperlosen Essenzen, die überall im Kosmos für das Wesen und die Kräfte der Stoffe verantwortlich sind. Für Paracelsus ermöglicht die Alchemie das Eindringen in die innere Natur der Dinge und die Trennung ihrer geistigen Wesensmerkmalen von der materiellen Schale. Da die von Natur aus vorhandenen Dinge sich mit den Begriffen der Alchemie deuten lassen, kann das natürliche Schöpfungswerk mit ihrer Hilfe vervollkommnet werden.
Libavius hingegen entkleidet die Alchemie aller ihrer mystischen und religiösen Elemente und führt sie auf chemische Vorschriften und Arbeitsmethoden zurück. Seine ist ein Handbuch für laborpraktische Beobachtungen, Darstellungsvorschriften und Arbeitsmethoden. Auch Francis Bacon trennt mystische von praktischen Aspekten, kritisiert die unmethodische Forschungsweise, anerkennt aber, dass viele grundlegende, lehrreiche Erkenntnisse im Zuge der Transmutationsversuche entstanden seien. Er sucht selbst nach dem für eine erfolgreiche Metallumwandlung.
Protestantische Kreise betrachten die Alchemie als Transporteur christlicher Symbole und Inhalte. Martin Luther preist sie, weil sie die Mysterien des Christentums widerspiegelt. Paracelsus gibt eine alchemische Interpretation der biblischen Genesis, wonach die Schöpfung als Abscheidungsvorgang im Sinne der Trennung des Guten und Bösen, des Männlichen und Weiblichen verstanden wird. Den setzt man nur mit Christus gleich, das mit einem allgemeinen Reinigungsprozess des Menschen und der Natur, also mit einer Wiederholung des Erlösungswerkes Christi. Im 17. Jahrhundert wird die Bibel selbst als alchemischer Text verstanden, Moses gilt als von ägyptischen Priestern geschulter Alchemist.
Viele Fürstenhöfe unterstützten die Alchimisten in ihren Forschungen und begünstigen daher die Verbreitung der Lehre. Das Interesse der Fürsten ist dabei auf den materiellen Vorteil, den eine Golderzeugung mit sich brächte, gerichtet, in zweiter Linie ist es aber auch spiritueller Natur.
Die Möglichkeit zur Metalltransmutation wird selbst im Zeitalter der wissenschaftlichen Revolution noch nicht ausgeschlossen. Die schon am Beginn der Alchemie postulierte Auflösung und Rückführung der Materie in eine Urform und deren drauffolgende Neubildung ist nun im Lichte atomistischer Materiemodelle zu diskutieren. Für Robert Boyle liefert das korpuskulare Materiekonzept eine neue theoretische Begründung für die Umwandlung von Metallen, welche er als Neuordnung der Metallstruktur auffasst, d.h. als Änderung der Größe, Gestalt und Bewegung der Teilchen der Urmaterie. Er betrachtet die Metallumwandlung, einschließlich des Abbaus von Gold zu unedleren Metallen, als Beweis für den korpuskularen Materieaufbau.
Isaac Newtons Alchemie steht im engen Zusammenhang mit der Korpuskulartheorie. Er befürwortet die Zerlegung von größeren Metallteilchen in kleinere Grundbausteine, aus denen eine Transmutation erfolgen soll. Praktisch geht er von Antimonerzen und Metallen aus, die er mit einem , vermutliche einer konzentrierten Säure, aufzuschließen sucht. Ein anschließendes Zusammenfügen soll die Umwandlung abschließen.
Trotz dieser korpuskularen Deutung der Alchemie hielten sowohl Boyle als auch Newton an den Vorstellungen von , , und fest, Begriffen, die aus der mittelalterlichen Alchemie stammten. Newton war überzeugt, dass durch (Verwesung) eine chaotische, ungeformte Materie gebildet würde, aus der neue Substanzen entstünden. Gott wolle von Anfang an diesen Wechsel von Chaos und Neuschöpfung.
Mit Paracelsus entfernte man sich allmählich von der Golderzeugung zu einer Reform der Medizin und einer Sichtung der Arzneimittel. Er gilt als Begründer der Chemiatrie oder Iatrochemie. Für Parcelsus sind die Vorgänge im Körper auf den , den , zurückzuführen. Chemisch synthetisierte (nicht aus Naturstoffen extrahierte) Arzneien werden zum Kennzeichen paracelsistischer Medizin. Das Hauptaugenmerk liegt auf den Metallen als Ausgangsstoff.
Erst in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts verlor die Alchemie ihre bis dahin noch starke Bindung zur Naturphilosophie und wurde Gegenstand der Aktivitäten geheimer Gesellschaften. Noch immer hatte man sich nicht ganz von dem Glauben an eine mögliche Transmutation lösen können. Erst die Entwicklung der quantitativen naturwissenschaftlichen Chemie durch Antoine Laurent Lavosier (1743-1854) nahm der Alchemie den Status der Wissenschaft. Den endgültigen Schlusspunkt setzte der moderne Elementbegriff und die Erstellung des Periodensystems.
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