L'acciaio inossidabile è composto da ferro, carbonio e cromo. L'acciaio inossidabile moderno può contenere anche altri elementi, come nichel, niobio, molibdeno e titanio. Gli elementi di nichel, molibdeno, niobio e cromo migliorano la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile.
Nel 1913, il metallurgo inglese Harry Brearly, che stava lavorando a un progetto per migliorare i barili dei fucili, scoprì che l'aggiunta di cromo all'acciaio a basso tenore di carbonio gli conferiva resistenza alle macchie. L'aggiunta di un minimo di 12% di cromo all'acciaio è ciò che lo rende resistente alla ruggine o macchia "meno" rispetto ad altri tipi di acciaio.
Il cromo nell'acciaio si combina con l'ossigeno nell'atmosfera per formare uno strato sottile e invisibile di ossido contenente cromo, che viene chiamato film passivo. Poiché le dimensioni degli atomi di cromo e dei loro ossidi sono simili, si incastrano strettamente sulla superficie del metallo, formando uno strato stabile a pochi spessori di atomi.
Austenitico, ferritico e martensitico sono i tre principali tipi di acciaio inossidabile. Gli acciai inossidabili austenitici hanno una struttura cristallina austenitica, che è una struttura di cristallo cubico centrata sul viso. Gli acciai inossidabili ferritici hanno una ridotta resistenza alla corrosione, a causa del loro contenuto inferiore di cromo e nichel. Tuttavia, gli acciai ferritici hanno generalmente proprietà ingegneristiche migliori rispetto ai gradi austenitici e in genere sono più accessibili. Gli acciai inossidabili martensitici non sono resistenti alla corrosione come gli acciai austenitici e ferritici, ma sono estremamente resistenti e possono essere induriti mediante trattamenti termici.
