Thép bị gỉ do các phản ứng hóa học xảy ra khi tiếp xúc với nước và oxy. Sắt, một thành phần của thép, kết hợp với nước và oxy để tạo ra sắt ngậm nước (III) oxit, là hóa chất mà chúng ta gọi là gỉ.
Rỉ sét xảy ra khi một vật dụng tiếp xúc với môi trường ẩm ướt, giàu oxy; Ví dụ, để một vật bằng thép bên ngoài trong một trận mưa bão sẽ tạo ra một môi trường lý tưởng để hình thành rỉ sét. Quá trình này được đẩy nhanh với nước muối và mưa axit, vì các hóa chất khác hỗ trợ các phản ứng tạo ra rỉ sét. Kết quả là tàu thuyền sắt thép trên đại dương tích tụ rỉ sét rất nhanh. Chỉ tiếp xúc với nước không tạo ra rỉ sét; nếu một vật bằng thép bị ngập trong nước tinh khiết mà không có oxy, nó sẽ không bị gỉ.
Thép không gỉ, cũng như các kim loại khác như nhôm, có khả năng chống gỉ do các phản ứng bổ sung với nước và oxy. Thép không gỉ chứa ít nhất 10% crom, phản ứng với nước và không khí để tạo thành một lớp phủ bảo vệ cực mỏng bên ngoài kim loại. Lớp phủ này ngăn không cho nước và oxy tiếp xúc với bề mặt kim loại và tương tác với sắt trong thép không gỉ. Vì màng này mỏng ở dạng vi mô nên không thể nhìn thấy bằng mắt thường.
