Alatni čelik općenito ima veći sadržaj ugljika od običnog čelika. Ugljik je važna komponenta u tvrdoći čelika. Zbog visokog sadržaja ugljika, čelik ima veću tvrdoću nakon toplinske obrade. Osim ugljika, alatni čelik općenito sadrži legirajuće elemente kao što su krom, vanadij, volfram i molibden. Oni su važni elementi u poboljšanju tvrdoće, otpornosti na trošenje i drugih svojstava čelika. Na primjer, krom može povećati otpornost čelika na koroziju, dok volfram i molibden mogu povećati tvrdoću i čvrstoću čelika.
