Stal nierdzewna składa się z żelaza, węgla i chromu. Nowoczesna stal nierdzewna może również zawierać inne pierwiastki, takie jak nikiel, niob, molibden i tytan. Elementy niklu, molibdenu, niobu i chromu zwiększają odporność na korozję stali nierdzewnej.
W 1913 r. angielski hutnik Harry Brearly, który pracował nad ulepszeniem beczek z karabinami, odkrył, że dodanie chromu do stali niskowęglowej nadaje mu odporność na plamy. Dodatek co najmniej 12 procent chromu do stali jest tym, co czyni go odpornym na rdzę lub plamę "mniej" w porównaniu do innych rodzajów stali.
Chrom w stali łączy się z tlenem w atmosferze, tworząc cienką, niewidoczną warstwę tlenku chromu, która nazywa się folią pasywną. Ponieważ rozmiary atomów chromu i ich tlenków są podobne, ściśle wiążą się na powierzchni metalu, tworząc stabilną warstwę o grubości zaledwie kilku atomów.
Austenityczne, ferrytyczne i martenzytyczne to trzy główne typy stali nierdzewnej. Austenityczne stale nierdzewne mają austenityczną strukturę krystaliczną, która jest skoncentrowaną na ścianie sześcienną strukturą krystaliczną. Ferrytyczne stale nierdzewne mają zmniejszoną odporność na korozję, ze względu na niższą zawartość chromu i niklu. Jednak stale ferrytyczne mają na ogół lepsze właściwości techniczne niż gatunki austenityczne i są zwykle bardziej dostępne. Martenzytyczne stale nierdzewne nie są tak odporne na korozję jak stale austenityczne i ferrytyczne, ale są wyjątkowo mocne i mogą być utwardzane przez obróbkę cieplną.
