Thép là một dung dịch rắn, một dạng phụ của hỗn hợp hóa học bao gồm hai hoặc nhiều phân tử ở trạng thái rắn kết hợp với nhau để tạo thành một chất duy nhất trong khi vẫn giữ nguyên đặc tính riêng của chúng. Các kim loại thành phần tạo nên thép không liên kết hóa học với nhau.
Thép là hợp kim có thành phần chủ yếu là sắt, có thêm một số cacbon. Nhiều loại thép thêm vào hỗn hợp sắt-thép các kim loại khác để tạo ra toàn bộ vật chất có các đặc tính mong muốn như sức bền, khả năng chịu nhiệt hoặc tính linh hoạt. Thép được coi là một hỗn hợp hơn là một hợp chất vì sắt không liên kết hóa học với cacbon và các thành phần khác. Thay vào đó, trong các hợp kim sắt-cacbon đơn giản, các nguyên tử cacbon đủ nhỏ để xen kẽ nhau trong không gian mở của tinh thể sắt. Trong hợp kim thép liên quan đến các nguyên tố nặng hơn như niken, các nguyên tử niken thay thế một số nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể.
