Det är den kemiska sammansättningen som ger stålet dess egenskaper. För att framställa stål används legeringar av järn och kol samt andra grundämnen, dvs. legeringstillägg. Deras mängd får inte överskrida den minimala halten som inte ändrar stålets struktur och egenskaper. De mest använda legeringstilläggen är följande grundämnen: nickel, titan, vanadin, krom, kisel, molybden, volfram, kobolt, aluminium, koppar, niob och mangan.
Legeringstillägg läggs till inte bara för att ge stålet bestämda egenskaper utan också för att förbättra härdbarhet, underlätta värmebehandling, förbättra beständighet mot korrosion och slitage samt höja fysiska, fysikalisk-kemiska, tekniska och mekaniska egenskaper. Varje tillägg ändrar stålets egenskaper på ett annat sätt. Inte alla har dock en positiv påverkan och därför kan man särskilja både nyttiga och skadliga tillägg.