元素思想的起源很早，古巴比伦人和古埃及人曾经把水，后来又把风和土，看成是世界的主要组成元素，形成了三元素说。古印度人有四大种学说，古中国人亦有五行学说。古希腊自然哲学提出了著名四元素说。这不是希腊哲学家创造的，四元素说在古希腊传统的民间信仰中即存在，但不具有（相对上来说）坚实的理论体系支持。古希腊的哲学家是“借用”了这些元素的概念来当作本质。米利都派哲学家泰利斯主张的万物的本质是水，而且也唯有水才是本质，土和气这两种元素则是水的凝聚或稀薄。阿那克西曼德则将本质改为一种原始物质（称为“无限”或称“无定者”），同时又加上第四元素火。四大元素由这种原始物质形成之后，就以土、水、风、火的次序分为四层。火使水蒸发，产生陆地，水气上升把火围在云雾的圆管里。人们眼中看见象是天体的东西，就是这些管子的洞眼，使我们能从洞眼中望见里面的火。形成了四元素的最早雏形。另一个米利都派哲学家阿那克西米尼则把风或者空气看作是原始物质，并把其他元素说成是由风组成。空气变得稀薄后就成了火。他的论证是，空气从嘴里呼出来是热的，而在压力下喷出来时则感到是冷的。同样，通过凝聚的过程，风先是变成水，然后变成土。这些元素之间的差异只是量变的结果，元素只是凝聚或稀薄到不同程度的空气。早期以米利督学派为首的哲学家，多以单一元素作为本质，直到恩培多克勒（Empedocles）才首次建立四元素并存的哲学体系，亦有人主张这是首次尝试以科学的方法解释传统的四元素说，但是从恩培多克勒所留下来的残缺文献来看，这种说法并没有足够的证据支持。恩培多克勒在大约公元前450年于其著作《论自然》中，使用了“根”(希腊文：ῥιζὤματα)一词。现在认为恩培多克勒是系统提出四元素学说的第一个人。他认为万物由四种物质元素土、风、水、火组成，这种元素是永恒存在的，由另外两种抽象元素爱和恨使他们连结或分离。