Hợp kim cứng hơn kim loại nguyên chất vì cấu trúc phân tử của chúng ngăn không cho các nguyên tử kim loại trượt qua nhau. Ngược lại, hợp kim có tính dẫn điện và dẫn nhiệt thấp hơn kim loại nguyên chất.
Trong khi hầu hết các hợp kim là tổng hợp, trong một số trường hợp hiếm hoi, chúng cũng có thể xuất hiện trong tự nhiên. Sắt Meteoric là một hợp kim tự nhiên của sắt và niken, và là hợp kim đầu tiên được con người sử dụng. Sắt thiên thạch là thành phần kim loại của thiên thạch; sắt và niken kết hợp thành một hợp kim do quá trình phóng xạ trong không gian. Một ví dụ khác về hợp kim tự nhiên là electrum, một hợp kim tự nhiên của vàng, bạc và đồng. Việc sử dụng nó trong đồ trang sức có từ thời Hy Lạp cổ đại.
Các hợp kim tổng hợp sớm nhất được ghi nhận là đồng, thau và pewter. Đồng là hợp kim của đồng và thiếc, đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm, và pewter là một loạt các hợp kim bao gồm thiếc và kim loại thành phần thứ hai. Chì, đồng, antimon và bitmut đều được sử dụng làm thành phần phụ của pewter. Hợp kim thép và hỗn hống thủy ngân cũng có từ hàng nghìn năm trước.
Không phải tất cả các thành phần hợp kim đều là kim loại, mặc dù tất cả các hợp kim đều chứa ít nhất hai kim loại. Tất cả các hợp kim thép đều chứa cacbon, cũng như các dạng phi hợp kim của sắt như gang và gang. Những dạng sắt này không được coi là hợp kim vì kim loại duy nhất có trong chúng là sắt.
