Lyijyn sulatus käyttää lämpöä ja kemiallisia reaktioita vapauttaakseen lyijyn yhdisteistä, joihin se on sitoutunut lyijymalmeissa. Galenaatti – lyijysulfidi (PbS) – on yksi sulatusprosessissa käytettävistä ensisijaisista malmeista. Ensinnäkin lyijy hapetetaan, vapauttaen sen rikistä ja sitomalla sen happiin muodostaen lyijyoksidia (PbO). Sitten happi poistetaan lyijystä korkeassa lämpötilassa vähentäen ympäristöä. Tämä tehdään hiilen läsnä ollessa niin, että happi yhdistyy hiileen, jolloin lopputuotteeksi jää puhdasta sulaa lyijyä.
Arkeologiset todisteet lyijyn sulamisesta ovat peräisin yli 8,000 vuotta. Varhaisin tunnettu sulatus tapahtui nykyisessä Turkissa. Lyijyputkea on löydetty arkeologisista kohteista Mesopotamiasta, muinaisesta Persiasta ja Egyptistä. Roomalaiset käyttivät lyijyä laajasti vesijohtoihin. Alkuperäisiä lyijyn sulatusuunia ja uuneja käytettiin lyijyn ottamiseen galeenista, ja niitä kehitettiin monilla maailman alueilla, joilla malmi löydettiin.
Muinainen sulatus tehtiin käyttäen runsaasti lyijymalmia ja hiiltä ulkotuleissa ja -uunissa. Riittävien lyijymäärien talteenottoon oli käytettävä korkealaatuisia malmeja, kuten galeenia. Puhdas, sula lyijy valui sulattoista muodostaen raakalyijylaattoja myöhempää käyttöä varten. Tätä prosessia käytettiin tuhansia vuosia, ja se oli mahdollista lyijyn sulatukseen tarvittavien suhteellisen alhaisten lämpötilojen vuoksi. Alkeelliset sulatuspaikat ovat edelleen lyijysaasteiden lähde, koska maaperää ei ole pyritty suojelemaan saastumiselta.
Nykyaikaisissa sulatusmenetelmissä käytetään valvottua ympäristöä lyijyn talteenoton maksimoimiseksi ja saastumisen minimoimiseksi. Lyijyn sulatus suoritetaan masuuneilla ja pyörivillä uuneilla tai molempien tyyppien yhdistelmällä. Lyijymalmit sekoitetaan koksin, kalkkikiven ja muiden materiaalien kanssa ja pelkistetään uunissa. Raskas sulanut lyijy uppoaa uunin pohjaan, kun taas muut aineet muodostavat kevyempiä kerroksia lyijyn yläpuolelle. Suuri osa pilaantumisesta ja jätteistä on hallittua, koska monet lyijyn sulatuksen sivutuotteet kerätään talteen myöhempää hyödyntämistä ja käyttöä varten.
Lyijy otetaan talteen kierrätystuotteista käyttämällä toissijaista lyijyn sulatusta. Lyijymalmien sijaan käytetään vanhoja putkia, akkuja ja muita lyijyä sisältäviä materiaaleja. Kierrätysmateriaaleista talteenottoprosessi on samanlainen kuin lyijyn sulatus malmista. Lyijyoksidien pelkistämisessä käytetään lämpöä ja hiiltä sisältäviä yhdisteitä, kuten koksia tai hiiltä. Rikki ja muut jätteet kerätään kalkilla, soodalla tai vastaavilla materiaaleilla.