Gereedschapsstaal heeft een hoog koolstofgehalte, doorgaans meer dan 0,5 gewichtsprocent. De functie van koolstof is het genereren van carbiden in de matrix van staal, waardoor de hardheid van het staal toeneemt. Dit hardmetaal verhoogt de slijtvastheid van het materiaal, waardoor het harder en sterker wordt.
Gereedschapsstaal bevat over het algemeen chroom, vanadium, wolfraam, molybdeen en andere elementen. Ze zijn van groot belang bij het verbeteren van de slijtvastheid, hardheid en taaiheid van staal. Chroom kan bijvoorbeeld de corrosieweerstand verbeteren, terwijl wolfraam en molybdeen de hardheid en slijtvastheid kunnen verbeteren.
Met behulp van uiterst nauwkeurige warmtebehandelingstechnologie kan gereedschapsstaal een hoge sterkte en hardheid hebben. Gereedschapsstaal wordt doorgaans tot een bepaalde temperatuur verwarmd en vervolgens snel uitgehard met behulp van een koelmedium zoals olie of water. Deze snelle afkoeling "bevriest" de atomaire samenstelling van het staal, waardoor het harder wordt. Door het daaropvolgende temperen (bij een lagere temperatuur) wordt een evenwicht tussen hardheid en taaiheid bereikt, wat resulteert in een sterker en duurzamer staal.
