主要是指公元前2世纪以前的古代化学方法发展阶段。这一时期化学的基础虽然是以火提供的高温条件实现的制陶、冶铜和炼铁等实用化学工艺，然而真正能够反映当时化学理论认识水平的成果还是自然哲学家们提出的物质理论，特别是元素说和原子论。自然哲学家提出这些理论时，虽然也运用了原始的观察、类比和逻辑等方法，然而就其实质来说，根本上还是一种思辨的方法，即在人类感官所获得的尚不充分的事实基础上进行构思和臆测的方法。应当说，无论是中国的五行说，还是恩培多克勒的四元素说，或是留基伯的原子论，都是思辨方法的产物。古代自然哲学家在尚不具备科学实验的条件下企图说明物质的组成和结构等本质问题，也就只能运用这种方法去实现。思辨方法所依据的事实尽管还不够充分，并带有一定的主观随意性，但是它毕竟是使人们的认识超出了经验水平，达到了一个准理性认识的高度，并得到了一些朴素的含有合理成分的结论，从而对近代化学理论的形成发挥了重要作用。当然，它所得到的结论还是笼统的、模糊的，特别是还未能依靠科学实验在细节上得到证明。因此，思辨方法还只是一种处于萌芽形态的化学方法，还需要向以科学实验为基础的科学方法过渡。