Edelstahl besteht aus Eisen, Kohlenstoff und Chrom. Moderner Edelstahl kann auch andere Elemente wie Nickel, Niob, Molybdän und Titan enthalten. Die Elemente Nickel, Molybdän, Niob und Chrom erhöhen die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl.
Im Jahr 1913 entdeckte der englische Metallurg Harry Brearly, der an einem Projekt zur Verbesserung von Gewehrläufen arbeitete, dass die Zugabe von Chrom zu kohlenstoffarmem Stahl ihm Fleckenbeständigkeit verleiht. Durch die Zugabe von mindestens 12 Prozent Chrom zum Stahl ist er rostbeständig oder flecken im Vergleich zu anderen Stahlsorten "weniger".
Das Chrom im Stahl verbindet sich mit dem Sauerstoff der Atmosphäre, um eine dünne, unsichtbare Schicht aus chromhaltigem Oxid zu bilden, die als Passivfilm bezeichnet wird. Da die Größen der Chromatome und ihrer Oxide ähnlich sind, packen sie sich auf der Oberfläche des Metalls eng zusammen und bilden eine stabile Schicht, die nur wenige Atome dick ist.
Austenitisch, ferritisch und martensitisch sind die drei wichtigsten Edelstahlsorten. Austenitische rostfreie Stähle haben eine austenitische Kristallstruktur, die eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur ist. Ferritische Edelstähle haben aufgrund ihres geringeren Chrom- und Nickelgehalts eine reduzierte Korrosionsbeständigkeit. Ferritische Stähle haben jedoch im Allgemeinen bessere technische Eigenschaften als austenitische Stähle und sind in der Regel günstiger. Martensitische Edelstähle sind nicht so korrosionsbeständig wie austenitische und ferritische Stähle, aber sie sind extrem fest und können durch Wärmebehandlung gehärtet werden.
