Thép không gỉ bao gồm sắt, cacbon và crom. Thép không gỉ hiện đại cũng có thể chứa các nguyên tố khác, chẳng hạn như niken, niobi, molypden và titan. Các nguyên tố niken, molypden, niobi và crom nâng cao khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.
Năm 1913, nhà luyện kim người Anh Harry Brearly, người đang thực hiện một dự án cải tiến nòng súng trường, đã phát hiện ra rằng việc thêm crom vào thép cacbon thấp giúp nó có khả năng chống ố. Việc bổ sung tối thiểu 12% crom vào thép là yếu tố làm cho thép chống gỉ hoặc ít bị ố vàng hơn so với các loại thép khác.
Crom trong thép kết hợp với oxy trong khí quyển để tạo thành một lớp oxit crôm mỏng, không nhìn thấy được, được gọi là màng thụ động. Do kích thước của các nguyên tử crom và oxit của chúng tương tự nhau nên chúng gói chặt vào nhau trên bề mặt kim loại, tạo thành một lớp bền chỉ dày vài nguyên tử.Austenitic, ferritic và martensitic là ba loại thép không gỉ chính. Thép không gỉ Austenit có cấu trúc tinh thể Austenit, là cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt. Thép không gỉ Ferritic có khả năng chống ăn mòn giảm do hàm lượng crom và niken thấp hơn. Tuy nhiên, thép ferritic thường có các đặc tính kỹ thuật tốt hơn các loại Austenit và thường có giá cả phải chăng hơn. Thép không gỉ Martensitic không chống ăn mòn như thép Austenit và Ferit, nhưng chúng cực kỳ bền và có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt.
