四元素
エンペドクレス以前
古代ギリシャの哲学者の間で、万物の根源、原初的要素として「アルケー（古代ギリシア語: ἀρχή、希: arkhē）」が用いられた。この意味ではじめて「アルケー」を用いたのは、アナクシマンドロスとされている。タレースは、アルケーは水であるとし、アナクシメネスは空気、クセノパネスは土、ヘラクレイトスは火であるとした。
エンペドクレス
四元素説を最初に唱えたのはエンペドクレスだといわれ、アルケーは「火」「空気」「水」「地」（古代ギリシア語: πυρ, αήρ, ὕδωρ, γη、ギリシア語: φωτιά, αέρας, νερό, γη）を4つのリゾーマタ（古代ギリシア語: ῥιζὤματα、「根の物質」の意）であるとした。絶対的な意味での生成・消滅を否定し、四元素が様々に離散集合し、自然界の変化が生じるとする説を唱えた。四元素の混合によって諸々の事象の生成が、分離において事象の消滅が説明される。
元素の混合と分離を可能にする動的な力として、元素を結合させる「愛」（ピリア、ピロテス）と分離させる「憎」あるいは「争い」（ネイコス、エリス）が導入された。ただし、四元素は活力のないただの物質ではなく、それ自体が運動性能を持ち、「愛・憎」は元素に運動の方向性を規定する原理と考えられる。宇宙のプロセスは、「愛の完全支配期 → 憎の伸長期 → 憎の完全支配期 → 愛の伸長期」の4つの段階が円環的な周期をなしてめぐっており、2つの伸長期には、四元素は可視的な事象・生物となって生成し消滅するとされた。
アリストテレス
アリストテレスは師プラトンの元素論を批判しつつも、四元素の相互転化という考え方を受け継いだ。火、空気、水、土の4つを「単純物体」と呼び、ほかの物体はこれらで構成されていると考えた。しかし四元素を「いわゆる構成要素」と表現しており、最終的な構成要素ではないとしている。単純物体を構成する要素として、「熱・冷」「湿・乾」という二対の相反する性質を挙げ、これらの組み合わせによって成り立ちを説明した。すなわち、形相（エイドス）も性質も持たない純粋な質料（ヒュレー）「プリマ・マテリア（第一質料）」に「熱・冷」「湿・乾」のうち2つの性質が加わることで、各元素が現れる。火は熱・乾、空気は熱・湿、水は冷・湿、土は冷・乾という性質から構成されており、性質のひとつが反対の性質に置き換えられることで、相互に転嫁すると考えた。彼の説において重要な役割を持っているのは、四元素よりむしろ「熱・冷」「湿・乾」という相反する2つの性質のペアであるため、アラビア・ヨーロッパで広く普及したアリストテレスの四元素説（四原質説）は、むしろ四性質説と呼ぶのが適当であり、プリマ・マテリア（第一質料）を究極の質とする一元論である。
また、四元素が主に月下界（地上）の物質を構成するのに対し、天上界（恒星と惑星の世界）は第五元素が構成するとした。四元素からなる地上は時間とともに変化・腐敗するが、第五元素から成る天上界は不変であるとされた。また、プリマ・マテリアは第五元素と同一視された。
アリストテレス以後
アリストテレスの四元素説は、ギリシャ・ローマ医学の基礎となる体液病理説「四体液説」と関連付けられ、医学・薬学においても重要な理論であった。キリスト教を国教とした東ローマ帝国では、6世紀頃、異教徒・異端の学者が激しく迫害され、学者たちが大勢亡命したことで、ギリシャ・ローマの学問はアラビアに伝わった。四元素説は、アリストテレス哲学の強い影響力と相まって、哲学、神学、錬金術（実質的にアラビアに始まるといわれる）、科学（アラビア科学）、医学（ユナニ医学）等に影響を与え、ビザンツ・アラビア、中世ラテン世界といった西洋世界で主流を占める物質観になった。
錬金術
アリストテレスの物質観においては、任意の物質にたいして「熱・冷」「湿・乾」といった原理的には単純な操作を行い、四元素の配合を金と同じに変化させることができれば、金を作りだすことができると考えられるため、錬金術との相性が良く、「硫黄=水銀理論」（または、これに塩（えん）を加えた三原質説）と並ぶ錬金術の基礎理論となった。ヨーロッパの錬金術師たちは、錬金術と占星術を結び付け、四元素と黄道十二宮は対応関係にあり、4つの基本性質、季節も黄道十二宮の支配を受けると考えた。
医学
ヨーロッパの大学では、西洋近代医学誕生まで、四体液説、四元素説をベースとするユナニ医学（ギリシャ・アラビア医学）が主流となり、イブン・シーナーの『医学典範』などが教科書として使われた。これに、出生時の星の配置が体質を支配し、人体（小宇宙）は天（大宇宙）と対応するという占星医学（星辰医学）が関連付けられ、診断・治療に利用された。
ルネサンス以後
四元素説は長く西洋世界の主流であったが、ルネサンス期に入ると思想の枠組みがゆらぎはじめ、古代ギリシャで唱えられた原子論も再び注目されるようになった。ヒューマニストたちの間で、古代ローマのルクレティウスの『物の本性について』が読まれるようになったことで、ギリシアの原子論的な物質観は徐々にヨーロッパに普及した。そして、デカルトのよき論敵として知られるピエール・ガッサンディによって、原子論は全面的に復活した。17世紀には、原子論は物質観の分野で人々を惹きつけたが、その裏には民主主義的思想というバックボーンがあった。民主主義的思想では、社会を人間相互の有機的な関係性の集まりというより、独立した1人の人間の集合として捉えたため、原子論と強い親和性を持っていたのである。17世紀にはボイルの法則で知られるロバート・ボイルは、『懐疑的な化学者』（The Sceptical Chymist）で四元素説・三原質説を否定し、錬金術は科学の座から落ちていった。18世紀には、アントワーヌ・ラヴォアジエの元素観を背景として現れたジョン・ドルトンの仕事を通じて、原子論は具体的な意味内容を持つようになり、科学において徐々に主流の物質観となっていった。こうした近代科学、原子論の台頭に伴い、物質観としての四元素説は科学の世界から姿を消した。
また、四体液説・四元素説をベースとするユナニ医学を受けつぐヨーロッパの伝統医学は、西洋近代医学の台頭で徐々にその地位を失っていったが、19世紀後半まで一般的に治療が行われていた。
再評価
錬金術・四元素説はオカルトとして顧みられなくなったが、20世紀には、カール・グスタフ・ユングやガストン・バシュラールらによって、無意識や想像力との深い関わりが指摘され、再評価された。
現在錬金術は、学問の対象として真剣に取り組まれているが、ドイツの心理学者カール・グスタフ・ユングがそのきっかけだったと言える。ユングは中国の曼荼羅の本に出会って道教（タオイズム）に興味を持ち、そこから中国錬金術に入り、西洋錬金術を研究した。「硫黄=水銀理論」による賢者の石の製造過程に、人間の心の成長過程との類似を見出した。また、四元素説、四性質説、四体液説を参考に、心の機能を「思考・感情」「直観・感覚」の4つからなる、2組の対立する機能の組み合わせにまとめた。
また、フランスの哲学者ガストン・バシュラール（1884年 - 1962年）は、『火の精神分析』で、コンプレックスの概念を手掛かりに、ユングの精神分析的方法を用いて、火のイメージ、夢想を分析した。続く詩的想像力に関する研究『水と夢』などでは、四元素に関わる物質的想像力を究明した。夢想は最も根源的な物質に根ざしており、四元素をめぐる物質的想像力が夢想を支配しているとし、想像力の領域における「四元素の法則」を確立できると主張した。
インドの四大
インドでは、紀元前5世紀ごろにアーリア人の定住地域が拡大すると、他民族との混血・文化面での混合が進み、ヴェーダの権威を無視した自由な思索が行われた。ブッダに先行するこうした思想家たちは、仏教側からは「六師外道」「六十二見」などと呼ばれる。
世界が多元の要素の集合から構成されるという思想は、インドでは積集説（アーランバ・ヴァーダ）と呼ばれるが、その先駆として、地・水・火・風の四元素と苦・楽・霊魂の7つを構成要素とするパクダ・カッチャーヤナの要素集合説が見られる。四元素説としてはアジタ・ケーサカンバリンがおり、世界を構成するものは四元素以外になく、死によって実体を構成する元素は四散し、人間は無となる。霊魂はなく、来世もなく、父母もなく、有徳の師もなく、善悪もなく、業もなく因果もなく、布施も祭祀も供儀も無意味であると主張した。哲学としては唯物論であり、認識においては感覚論、道徳を否定し現世での享楽のみを肯定するため、快楽主義に分類される。
また、六派哲学（4～5世紀頃）のひとつで、厳密な二元論の立場に立つサーンキヤ学派は、プルシャ（純粋精神）とプラクリティ（根本原質）を根源だと想定した。プラクリティ（根本原質）の展開によって世界が形成され、物質はプラクリティ（根本原質）から展開した五大（五粗大元素、四元素と虚空（空, アーカーシャ））からなると主張した。積集説を代表するヴァイシェーシカ学派は、多言論的世界観を展開し、実体（実）・属性（徳）・運動（業）・普遍（同）・特殊（異）・内属（和合）の6つのパダールタ（六句義）を想定して世界を分析した。実体は四大と虚空、時間、方角、アートマン（我）、マナス（意）からなり、四元素は原子（極微）からなると考えた。
四元素
この項では、西洋で広く支持された四元素について説明する。
四元素は、物質の外観と状態に対応すると考えられた。「土」、「水」は可視的な元素であり、この両者は2つの不可視な元素「気」、「火」を内部に孕んでいる。4つの元素の間には「プラトンの輪」と呼ばれる一連の周期的循環現象があり、「火」は凝結して「空気」になり、「空気」は液化して「水」になり、「水」は固化して「土」になり、「土」は昇華して「火」になる。この変化は逆方向にも行われる。また、各元素は、それぞれの基本性質によって生じる二次性質を持つとされた。四元素説はイスラーム、キリスト教（スコラ哲学）に取り入れられ、四元素の働きは神が定めた規則に拠っていると考えられた。
ギリシャ・アラビア医学（ユナニ医学）において、重い土・水の元素は身体を構成し、その安定を助け、軽い空気・火の元素は生命力を構成し、その運動を助けるとされた。
土
固体的状態の象徴であり支えである。絶対的な重さを持つ元素で、自然な状態では、すべての元素の中心に位置する。本来の状態では静止しているため、この元素が優勢な物質は動かなくなり、また離れてもそこへ戻ろうとする性質がある。物質を硬く安定的で持続するものにし、外形を維持し、保護する。基本の性質は冷・乾で、二次的な性質は密、重、硬などである。錬金術における土の記号🜃は、水の落下を止めたり中断させて、流動性を失わせることを示す。
水
流動性の象徴であり支えである。比較的重い元素で、自然な状態では、土を含み、空気によって含まれる位置である。基本の性質は冷・湿である。水の存在意義は、物質の形を扱いやすいものにすることであり、湿の性質によって、柔らかく形を変えられるという二次性質を物質に与える。土の元素のように、物質の形を維持するわけではないが、湿気を保つことで、物質が砕けたり散逸するのを防ぐ。上昇する火に対し、水は下の方に流れて隙間を埋め、火が膨張させたものを縮小させる、求心的・生産的な元素である。水と火は、対照的であると同時に相補的であり、お互いに引き合い結合してものを生み出す。錬金術における水の記号🜄は、子宮の典型的表示であり、火の記号🜂と重なって、大宇宙を象徴する六芒星をなす。
気
揮発性の象徴であり支えである。自然な状態では、水の上、火の下に位置し、比較的軽い元素である。基本の性質は熱・湿で、物質に多孔性、軽さ、希薄さといった二次性質を与え、上昇できるようにする。錬金術における空気の記号🜁は、火を止めたり中断させることを示す。すなわち、どこまでも上昇する火に対し、気は一定以上上昇することはなく、火の力を和らげる。
火
上記の3元素よりずっと微細で希薄な元素で、自然な状態では、すべての元素の上に位置する。生成や消滅の終焉する先であるため、火には絶対的な軽さが生じる。光と熱と電気は分けて考えることが難しかったため、その3つの象徴的な支えであり、エーテル状流体という実体の観念に対応する。それと同時に、物質を構成する究極的な微粒子の運動という観念にも対応する。熱く乾いた元素で、明るさ、軽さ、多孔性という二次性質を与えられる。空気をも浸透する力によって自然界を還流し、冷たく凝り固まった元素たちを解きほぐし、混ぜ合わせる。その熱で物質の成熟や成長を可能にし、土と水の冷たさと重さの影響を軽減する。錬金術における火の記号🜂は、炎が燃え上がり、先で終わっていることを示す。上昇・成長・膨張・侵入・征服・怒り・破壊などを暗示し、女性的な特徴を持つ水に対し、男性的な激しい気質を象徴する。
創作における魔法と属性
ロールプレイングゲームやトレーディングカードゲームでは、「属性」という設定が散見され、主に四元素や陰陽五行思想などがベースとなっている。1970年代にアメリカで登場したテーブルトークRPG（紙や鉛筆、サイコロなどの道具を用いて、会話と定められたルールに従って遊ぶ対話型ロールプレイングゲーム）は、ヒロイック・ファンタジーを題材とするものが多く、神話や呪術、古代の世界観などを材料に、体系的なシステムとして魔法が構築された。テーブルトークRPGや、それから生まれた『ドラゴンクエストシリーズ』・『ファイナルファンタジーシリーズ』などのコンピュータRPG、RPGをベースに交換・収集・育成・対戦といった要素を加えた『ポケットモンスターシリーズ』、専用のカードを用いて対戦するトレーディングカードゲームなどでは、魔法や技、道具、モンスターに、火属性、水属性といった「属性」が設定されているものがあり、ゲームシステムの一部になっていることも多い。属性は、付加されるエネルギー原理や相性関係を表す。
テーブルトークRPGは日本にも輸入され、剣と魔法の世界を舞台にした国産作品『ソード・ワールドRPG』のヒットで普及し、広い影響を与えた。ファンタジー小説やアニメ、漫画などでも、魔法やモンスターの属性として四元素が登場しており、例えば、日本のファンタジー業界にとって画期となったライトノベル『スレイヤーズシリーズ』には様々な魔法があるが、四元素に「精神」の属性を加えた五属性の精霊から力を借りる精霊魔術が登場する。
クトゥルフ神話においては、1937年にラヴクラフトが死亡した後にオーガスト・ダーレスが善の旧神と対立する邪神・旧支配者という設定を作った。旧支配者はそれぞれ、四元素のいずれかに属するとされた。
音楽
フランス盛期バロック音楽の作曲家ジャン＝フェリ・ルベル（レーベル）が1737年に発表したバレエ音楽「四大元素」（Les éléments）は、冒頭の「カオス（混沌）」を表現するために、教会旋法の全ての音を楽器で全合奏するという、トーン・クラスターに極めて近い音響を用いている。