Verktygsstål har generellt högre kolhalt än vanligt stål. Kol är en viktig komponent i stålets hårdhet. Tack vare sin höga kolhalt har stål en högre hårdhet efter värmebehandling. Förutom kol innehåller verktygsstål i allmänhet legeringselement som krom, vanadin, volfram och molybden. De är viktiga element för att förbättra stålets hårdhet, slitstyrka och andra egenskaper. Till exempel kan krom öka stålets korrosionsbeständighet, medan volfram och molybden kan öka stålets hårdhet och hållfasthet.
