宋元時期，道教外丹術仍有一定地位，出現了不少煉丹家和重要的煉丹術著作。宋代著名煉丹家吳悞，總結歷代煉丹經驗，寫成《丹房須知》一書流行於世。著名文學家蘇軾、蘇轍，都曾經煉過丹。沈括的《夢溪筆談》也有當時人煉丹的記載。
但總的來說，外丹術信仰從唐末五代起已經發生根本性危機，在走下坡路。同時，隋代以來已經在緩慢發展的內丹成仙信仰，趕上這一機會，迅速流傳開來，進入兩宋以後，內丹更加盛行，逐漸佔據了道教修鍊學說的主導地位。
五代時，後蜀彭曉完全從內丹學說的角度注釋《周易參同契》，對當時內丹成仙信仰的發展產生了很大影響。這一時期，還形成了所謂「鍾呂金丹派」，即打著漢鍾離、呂洞賓旗號的一種內丹學說，後來修鍊內丹的道士對它十分推崇。漢鍾離和呂洞賓後來成了道教傳說的「八仙」人物。 呂洞賓可能是五代時期的一位道士。漢鍾離是不是真有其人，現在已經弄不清。
內丹學說把人的身體當成燒煉用的爐鼎，認為人身體內部有精、氣和神，它們就是藥物原料，它們在人體內部被燒煉成「丹」，人就能成仙。內丹修鍊的具體功法很多地方同氣功鍛煉有相似之處。宋代官僚士大夫熱衷於此道的不少。如北宋蘇軾，少年時曾在眉山跟道士張易簡學習，生平不但喜歡收集抄錄這方面的東西，自己也親身鍛煉，學習內丹胎息養氣之術。流傳下來的《蘇沈良方》這部書，就是後人將他抄錄和寫作的這方面的文章附在沈括寫的一本醫藥方書著作的後面而成的。南宋曾慥〔zao造〕，號至遊子，擔任過虔州和荊南二州的長官以及中央部門的右文殿修撰等官職，「晚欲養生，潛心至道」(曾慥《集仙傳·序》)，到老時想學養生之道，於是專心鑽研，收集道教內丹養生各家各派的學說，並加上他自己的見解，編成《道樞》一書。這本書保存了很多南宋以前道教的有關文獻，具有研究價值。
道教煉丹術無論外丹也好，內丹也好，都被道士們搞得十分神秘。煉丹術的傳授，只在師徒個人之間進行，而且多是些修鍊口訣之類，難得形成文字。即使寫成著作，也故意把它說得閃閃爍爍，很不明白。內丹術著作一般都大量從外丹術那裡「借」名詞術語，如爐鼎、鉛汞藥物、烹煉、火候等等，同時還使用很多暗語。據說如果直接寫明說清，容易傳到不當傳的人手中，遭到神的責備。是不是真的如此，只有天知道了。
北宋時期內丹學說的集大成者是張伯端。他字平叔，號紫陽。據他自己說，從小時候起，他就學習儒、佛、道三家的經書，還學習天文、地理、醫學和兵法等等。張伯端科舉考試中了進士，但後來因受牽連丟了官，於是對官場心灰意冷，專心研究丹書，寫成《悟真篇》等內丹著作。
張伯端的內丹學說，把人的身體看作一個小天地，大天地是生成萬物的大爐鼎，人體小天地是小爐鼎。在人體內煉丹，要懂得天地生成萬物的所謂規則。他在《悟真篇》中說：
道自虛無生一氣，便從一氣產陰陽。
陰陽再合成三體，三體重生萬物昌。
這是道生萬物的過程和順序。如果按照相反的順序修鍊，從尾巴開始，再到頭，即達到原來的出發點「道」，就能跟道合在一起。道是永生不滅的，所以與道合一就能成仙不死。
在具體修鍊步驟上，他主張先從調整呼吸入手，在內丹學說中叫作先修命。從氣和精修鍊起，再到神，叫作先命後性。張伯端本人不是出家的道士，也沒有打算創立教派，組織教團。但在他的學說影響下，形成了所謂「金丹派南宗」。這種內丹道派不同於一般的道教派別，它沒有教團組織，沒有自己的宮觀廟宇，也沒有職業道士。它的延續是通過個別秘密傳授丹訣的方式進行的。直到後來，南宗中有人兼學道教符籙派的神霄雷法，並向官府申請建立活動中心，才漸漸有了教團組織。
除張伯端南宗外，宋代還有其他一些內丹流派。其中影響較大的有所謂陳摶〔tuan團〕派。陳摶，字圖南，自號扶搖子，活躍於五代宋初。他自小學習儒、佛、道各家學說，年輕時志向很大，據說「圖南」這個名字就是想要「南面稱王」的意思。但陳摶時運不濟，連進士也沒有考上。後來他決心隱居，先在武當山隱居20多年，後來又到了華山。後周世宗(柴榮，公元954—959年在位)喜好黃白朮(鍊金術)，有人說陳摶很懂。於是就派人找了來。不料陳摶卻勸世宗多關心天下百姓的事，不要浪費精力在黃白朮上。宋太宗時曾經兩次得到召見。傳說出自陳摶的《無極圖》，主張修鍊內丹先要在心上下功夫，然後按順序煉精化氣，鍊氣化神，煉神還虛，復歸於無極(道)而成仙不死。因為陳摶把心神(性)的修鍊放在前面，所以這種內丹學說是先性後命的。
今天成為道教標誌的被稱之為太極圖的陰陽魚圖案，據說同陳摶以及他的學生种放傳下來的幾種用來說明道教思想的圖，有一些淵源關係。
兩宋的內丹學說都順應當時思想潮流，提倡儒、佛、道三教合一。
道教內丹術吸收了中國醫學中很多養生保健的思想內容，積累了不少氣功鍛煉材料，當然其中也含有不少成仙不死和其他虛誇、荒誕的內容。