四元素说在中国的最早介绍始于利玛窦。[5]据利玛窦记述，冯应京就曾刊行过其《四元行论》的著作。[6]对西人西学颇有好感的刘戡之（字元定，张居正之婿）在“天母歌”一诗中对此亦有记述：
汉服儒冠口吐玄，黑洋沆瀣西极天。雄心壮志挟飞仙，梯山航海不记年。
囊中缃帙科斗镌，译来四气论真诠。掌上龙虎走汞铅，自卫长生秘不传。
其中“四气”论应即指四元素说，可见当时确流行过一本关于四元素说的小册子[7]，现似已佚。后来《坤舆万国全图》和《两仪玄览图》中关于四元素说的介绍当即源这个小册子，行文较为简洁[8]；《乾坤体义》中的《四元行论》一节似可大体反映其内容。
《四元行论》是《乾坤体义》中篇幅最大的章节，其中详细介绍了四元素说。“四元行”中“元”显然是表示本原之意，与“元气”一语相关联；“行”无疑则是借用了“五行”的说法。从一开始，四元素的翻译即与五行相对应和关联。但利玛窦在《四元行论》中却以对五行说的批判开篇，首先指出五行说古今不同，其意难明，确实道出了五行思想的繁芜；其次指出行“须为至纯”，水、火、土可作为行，但金、木非为纯质，作为行是可疑的；最后以若干例子表明五行相生相克及五行之顺序之不可理喻，如：“水既生木，而木生火，水乃祖，火乃孙，何祖[孙]如此不像？何其祖之如此不仁，恒欲灭孙也耶？”[9]
利氏接着介绍四元素说，指出西方之四元行火、气、水、土为四种独立、自有的原质。四行配有四情：热、干、冷、湿，热、干为火，湿、热为气，冷、湿为水，干、冷为土。四行之分布各有其所，自月球天以下，依次为层次分明的火、气、水、土各圈层，四种元素的转化、组合与分离，便构成了形形色色的自然现象。
利玛窦以五行说类比，指出七政、二十八宿、十二宫均具有四行属性，这是中世纪占星术与亚里士多德自然哲学的结合。七政中，太阳和荧惑属火，太阴、太白属水，辰星、镇星属土，岁星属气。中国特有的二十八宿，显然不属于西方星占学的范畴，利氏仅表示其四行属性不易辨别。至于西方的十二星座，正如现在所熟知的，“白羊、狮子、人马禀火性，金牛、磨羯、室女禀土性，双兄、天秤、宝瓶禀气性，巨蟹、天蝎、双鱼禀水性。”[10]此外，四季中，春季湿暑属气，夏季暑旱属火，秋季旱寒属土，冬季寒湿属水。此外，四方之属性亦随地势和季节变化，中国“大抵北风有土情，南风有火情，西风有水情，东风有气情。”
与四元素说相对应，利玛窦还介绍了希波克拉底的体液说，指出人体内均由以下四种体液组成：血属气，黄痰属火，白痰属水，黑痰属土，人之气质禀性皆因体液的不同组合而定，人体患病乃因四体液不调和所致。此外，还批判佛教采西方四行说传入中国所谓地、水、火、风四大之谬。
在中国传统的自然观念中，气无所不在并作为最为核心的概念而居于五行之上，但在四元素说中仅作为一种元素。利玛窦因此着重阐述了“气行有本处而有界”，气仅为一行，“湿热不轻重，居水土之上，天火之下”。[11]并以质疑者所举扇风致凉之例说明气之湿热：夏天身体更热，显得风气凉，而非气不热，不能以更热之体较之说明气非热。另外，气的下部接近水土，已变而为凉，这亦是天主在人所居之处备凉气，供人之呼吸，调节内心之火。接着介绍了气域分为热（上）、冷（中）、温（下）所谓三域说（详见第五章）。
最后，利玛窦重点阐述了居于九重天之下、气元素之上的火。在中国传统的自然观念中，火作为五行之一，代表一种积极的力量，但并没有特定的位置。利氏表示火距离遥远，且比气更幽眇而无光，但有“不可违之理”而可徵。（一）四行各有其所，气、水、土已居空、海、地，火既有本处，又不能在水土之间，故只能在气之上；（二）四元素轻重不同，均有归于本处的属性，火性恒轻，故居气之上；（三）黑夜常见空中火似星陨，乃是烟气从地冲腾，至火处燃烧而成。天上星体有定数，不能亏灭，且天乃是不坏之体，故此空中火必然发生在火的区域。
为进一步阐述上述第三点，利氏又解释了地受太阳烘晒，产生蒸汽或烟气上升，在不同的区域或季节产生云雾、雨雪、霜露；热干的烟气如肥烟横飞便产生风，再上升受云所迫，而产生霹雳雷电等。若烟气继续上升无阻，则越过气域进入火域并被点燃，微小者成为陨星坠落，厚重者则成为彗孛悬于火域，使人误以为在天中的真星。
火居气之上有以下之利：（一）四元行相互调和；（二）销毁从地上升的秽烟，以避瘟病滋生；（三）点燃彗孛成百像，让地上智者占卜消灾避祸；（四）温暖天所降之生气，以和民众。如此，火必须在其所。为回应“天被火烧坏”的质疑，利玛窦表示与地界事物不同，天乃不坏之体，不会受火之侵扰。[12]
为利于中国人的接受，利玛窦以“理本无穷，言各有当”，提出“四行为体，五行为用”的论点，指出五行亦有其存在的合理性。该论点实源自邵雍（1011—1077）、邵伯温（1056—1134）父子。邵雍在其《皇极经世》中提出水、火、土、石四体论，至于金、木则为四体演化而成。后邵伯温进一步提出水、火、土、石为本体，金、木、水、火、土为致用的观点。此论后被明人朱隐老、胡广（1370—1418）、黄畿所承续。利玛窦应该是通过中国士人获悉这种思想，进而转化为“四行为体，五行为用”之论。后被熊三拔《泰西水法》所沿用。[13]事实上，方以智即引用邵雍和朱隐老的观点以批判四元素说和五行论之是非。当然，他最重强调水火（与阴阳相对）尤其是火的重要性。
图4-1 四元素图（《〈天球论〉注解》，1585）
图4-2 四元行图（《乾坤体义》，法国国家图书馆藏）
利玛窦还对四元素作了详细的图示，基本上译自克拉维乌斯《〈天球论〉注释》中的原图。比较两幅插图（图4-1和图4-2），可看出利玛窦很忠实地翻译了原文之意。火（Ignis）与水（Aqua）正背（contraria）；气（Aer）与土（Terra）正背。土与火一情相同（symbolizantia），干（siccitas）同属土与火，但土的干性更甚（summa），火稍次（remissa）；火与气一情相同，热（caliditas）同属火与气，但火的热性更甚，气稍次；气与水一情相同，湿（humiditas）同属气与水，但气的湿性更甚，水稍次；水与土一情相同，冷（frigiditas）同属水与土，但水的冷性更甚，土稍次。热与干相合（combinatio possibilis）为火，热与湿相合为气，冷与湿相合为水，冷与干相合为土。干与湿绝不能相合为行（combinatio impossibilis），热与冷绝不能相合为行。(www.xing528.com)
但值得玩味的是，利氏将克拉维乌斯插图中央的耶稣会标志（IHS三个字母及上面的十字架和下面的三颗钉子）[14]翻译为“相”字，作为横线两边文字的连接，同时亦可能具有两方面的涵义：一是用以表示各种元素的属性（相），二是表达各种元素之间的相互转化。这一方面淡化了原图的宗教意味，另一方面则巧妙地以一个中国传统的哲学术语来传达四元素说的理论，一定程度上可迎合士人的理解与接受。
熊三拔的《泰西水法》本为介绍水法原理、水利器械的著作。[15]因介绍水的本性，故而亦涉及四元素说。熊氏在卷首的《水法本论》中指出，造物主能以无为有，其始有之物即为四元行：土、水、气、火。万物皆以此四元行为体而成，“不依四行不能自存，不赖四行不能自养。”此四行世用所必须，故遍满充足；而珍奇珠宝不切世用，则深藏稀有。接着论述了水所形成的各种现象以及如何利用水以利民生。
在该书卷五《水法或问》的33个问答中，以四元素说解释海水、江河、井泉、雨雪各种关于水的自然知识，其中多处引述利玛窦四元行论。在第一问中首先表明四元素及其本所。比较特别的是熊氏在第二问答中，指出四元素中因火至纯，“不受余物，而能入于余物”，其他气、水、土则“皆能相容相受”。水受其他三行，如海水、烧酒能燃烧是因水中有火，酒较水为轻是因水中有气，积雪融化后留有沙土是水中有土。气受其他三行，如云气上升激成雷电是气中有火，雨露霜雪能升降是气中有水，雾霾之形成是气中有土。土常有虚空，故常混入水、气，而地受日晒而温，热气上升成为雷霆、彗孛，下降成为硫磺、温泉，此皆因土中有火。余下各问基本都是论述水中杂入火、气、土而形成的海水、盐井、潮汐、井泉、雨雪等现象。此外，在谈及灾异时，熊氏虽采纳星占学说认为“若诸天七政，各有本德所主，本情所属，因而推测灾变。”但同时指出此乃“君子弗道”，一切皆“造物之主自有深意”，要人们经理山川，劝课农桑，方可做到有备无患。[16]
傅汎际在《寰有诠》中前五卷详细阐述月上世界及其运动，第六卷则是介绍四元素所组成的月下世界，卷首的“四元行总义”云：
元行各以其有共成寰宇，皆属有动，是为辩寰有之本旨也。亚利既论初纯有（天也），今辩次纯有（四行）之性若何。论有二端：一指其各为寰宇之一分，二指为万杂有肇成之资。兹惟依前义而分五论：一述生灭古说而辩其非，二述其性其数，三证生灭之变，四释生灭之繇，五设轻重之论。
其中傅氏一开始即阐明各元行及其运动便是宇宙的本旨。宇宙之元行有五：初纯有为天（以太），次纯有即四元素，天为初纯有乃是因其更原始而高贵。四元素说的本义是各元素各具有本所，并且是构成世间万物的基础。卷六在所要论述的就是四元素的性质、生灭、轻重，共分为《物生灭篇第十一》《性数篇第十二》《元行生灭篇第十三》《相生篇第十四》《轻重篇第十五》。《轻重篇第十五》并有随论十四篇：《论元行为四》《论火行切抵月天》《论四行孰贵》《论元行大小》《论四行皆圜》《论四行轻重》《论四行之动何繇》《论大地分界》《论大地对足之域有生齿》《论大地为天中之一点》《论地心所在》《论地高于海否》《论地所以静》《论世界永存》，详论四元素的分布区域、贵重大小、轻重运动等。
与利玛窦一样，傅汎际在《寰有诠》中也将四元素与四体液乃至四季相对应，谓宇宙中的四元素宛如身体中的四液，四季的分布乃是对应着四元素：
穷理者比拟而释元行之为四也。一谓人如一小寰宇，四液在身如四行在大寰宇然，红液应火，黄液应气，白液应水，黑液应土也。又四液相调以成具魂者之异禀，四行亦各配合以成万有之殊形。一谓四季分应各行，火应夏，土应秋，气应春，水应冬。入多国古儒分别四行为二，就各所施，一谓之男，一谓之女，其义似中土所谓阴阳者。[17]
所述与利玛窦相似，亦采用中国的阴阳理论辅助说明。另外，七政亦各有四行之德：
下域形物所含之性，天悉该之。故笃禄谋云：七政自含四行之德，火星该火德，土星该地德，木星该气德，水星该水德。或谓下域之上切抵上域之下，故月天应地，水星天应水，金星天应气，太阳天应火，而各天分主各元行之施用。[18]
其中引托勒密理论指出各行星天与四行的对应关系，但与利玛窦所述有异（表4-1）。这种差异反映了西方在七政与四元素对应上的不一致。[19]
表4-1 傅汎际与利玛窦关于七政与四行对应比照
《空际格致》意为“空中天气现象之研究”，其实就是一本关于四元素说的专著，卷上总论四元素说，对元行的数目、次序、形状、厚度、运动以及地圆说进行了系统的阐述，卷下则详细论述因四元素说的转化与组合而形成的各种天气现象（详见本书第二章第三节）。四元素组合所生之物有二品：一变而未离其类，谓未成之物，即本性未变，只是属性有所增减，则仍依四元素有四种：或属火，或属气，或属水，或属，如雨、雪、冰等便是不同程度冷下的水；一为失本性而变成他物，谓成体之物品，即经元素之间组合本性已变，已成为其他事物，依次大体可分为：无生命的矿物金石等，有生命的植物，有觉魂的动物，以及有灵魂的人。
与利玛窦相较，高一志以一种简洁明了的图示来说明四元素理论（图4-3）。居四角的火、气、水、土分别具有干和热、热和湿、湿和冷、冷和干的属性，火与气在热上相和，气与水在湿上相和，水与土在冷上相和，土与火在干上相和；但火与水的属性以及气与土的属性则完全相悖。
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