Nástrojová oceľ má vo všeobecnosti vyšší obsah uhlíka ako bežná oceľ. Uhlík je dôležitou súčasťou tvrdosti ocele. Vďaka vysokému obsahu uhlíka má oceľ po tepelnom spracovaní vyššiu tvrdosť. Okrem uhlíka nástrojová oceľ vo všeobecnosti obsahuje legujúce prvky, ako je chróm, vanád, volfrám a molybdén. Sú dôležitými prvkami pri zlepšovaní tvrdosti, odolnosti proti opotrebovaniu a ďalších vlastností ocele. Napríklad chróm môže zvýšiť odolnosť ocele proti korózii, zatiaľ čo volfrám a molybdén môžu zvýšiť tvrdosť a pevnosť ocele.
