Paslanmaz çelik demir, karbon ve kromdan oluşur. Modern paslanmaz çelik ayrıca nikel, niyobyum, molibden ve titanyum gibi başka elementler de içerebilir. Nikel, molibden, niyobyum ve krom elementleri, paslanmaz çeliğin korozyon direncini arttırır.
1913 yılında, tüfek varillerini iyileştirme projesi üzerinde çalışan İngiliz metalurji Harry Brearly, düşük karbonlu çeliğe krom eklemenin leke direnci verdiğini keşfetti. Çeliğe minimum yüzde 12 krom eklenmesi, paslanmaya karşı dayanıklılık göstermesini veya diğer çelik türlerine kıyasla "daha az" lekelenmesini sağlar.
Çelikteki krom, pasif film adı verilen ince, görünmez bir krom içeren oksit tabakası oluşturmak için atmosferdeki oksijen ile birleşir. Krom atomlarının ve oksitlerinin boyutları birbirine benzer olduğu için, metal yüzeyinde sıkıca toplanırlar, sadece birkaç atom kalınlığında stabil bir tabaka oluştururlar.
Östenitik, ferritik ve martensitik üç ana paslanmaz çelik türüdür. Östenitik paslanmaz çelikler, yüz merkezli bir kübik kristal yapı olan östenitik bir kristal yapıya sahiptir. Ferritik paslanmaz çelikler, düşük krom ve nikel içeriğinden dolayı korozyon direncini azaltır. Bununla birlikte, ferritik çelikler genellikle östenitik derecelerden daha iyi mühendislik özelliklerine sahiptir ve tipik olarak daha ekonomiktir. Martensitik paslanmaz çelikler, östenitik ve ferritik çelikler kadar korozyona dayanıklı değildir, ancak son derece güçlüdürler ve ısıl işlemle sertleştirilebilirler.
