1. Węgiel (C): Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali wzrasta granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie, ale maleje plastyczność i udarność. Jednakże, gdy zawartość węgla przekracza 0,23%, spawalność stali ulega pogorszeniu. Dlatego zawartość węgla w niskostopowej stali konstrukcyjnej stosowanej do spawania zazwyczaj nie przekracza 0,20%. Wzrost zawartości węgla zmniejsza również odporność stali na korozję atmosferyczną, a stal wysokowęglowa łatwo ulega korozji na wolnym powietrzu. Ponadto, węgiel może zwiększać kruchość stali w niskich temperaturach i jej podatność na starzenie.

2. Krzem (Si): Krzem jest silnym odtleniaczem w procesie produkcji stali, a jego zawartość w uspokojonej stali wynosi zazwyczaj 0,12%–0,37%. Jeśli zawartość krzemu w stali przekracza 0,50%, krzem jest nazywany pierwiastkiem stopowym. Krzem może znacząco poprawić granicę sprężystości, granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie stali i jest szeroko stosowany jako stal sprężynowa. Dodanie 1,0–1,2% krzemu do hartowanej i odpuszczanej stali konstrukcyjnej może zwiększyć wytrzymałość o 15–20%. W połączeniu z krzemem, molibdenem, wolframem i chromem może poprawić odporność na korozję i utlenianie i może być stosowany do produkcji stali żaroodpornej. Stal niskowęglowa zawierająca 1,0–4,0% krzemu, o wyjątkowo wysokiej przenikalności magnetycznej, jest stosowana jako stal elektrotechniczna w przemyśle elektrycznym. Wzrost zawartości krzemu zmniejsza spawalność stali.

3. Mangan (Mn): Mangan jest dobrym odtleniaczem i odsiarczaczem. Stal zazwyczaj zawiera 0,30-0,50% manganu. Dodanie ponad 0,70% manganu do stali węglowej nazywa się „stalą manganową”. W porównaniu ze zwykłą stalą, charakteryzuje się ona nie tylko odpowiednią wytrzymałością, ale także wyższą wytrzymałością i twardością, co poprawia hartowność i podatność stali na obróbkę mechaniczną na gorąco. Stal zawierająca 11-14% manganu charakteryzuje się wyjątkowo wysoką odpornością na zużycie i jest często stosowana w łyżkach koparek, wykładzinach młynów kulowych itp. Wraz ze wzrostem zawartości manganu, odporność stali na korozję ulega osłabieniu, a jej spawalność spada.

4. Fosfor (P): Ogólnie rzecz biorąc, fosfor jest szkodliwym pierwiastkiem w stali, który poprawia jej wytrzymałość, ale zmniejsza jej plastyczność i wytrzymałość, zwiększa kruchość stali na zimno oraz pogarsza spawalność i gięcie na zimno. Dlatego zazwyczaj wymagane jest, aby zawartość fosforu w stali była mniejsza niż 0,045%, a wymagania dotyczące stali wysokiej jakości są niższe.

5. Siarka (S): Siarka jest również pierwiastkiem szkodliwym w normalnych warunkach. Powoduje kruchość stali na gorąco, zmniejsza jej ciągliwość i wytrzymałość oraz powoduje pęknięcia podczas kucia i walcowania. Siarka ma również negatywny wpływ na spawalność i zmniejsza odporność na korozję. Dlatego zawartość siarki wynosi zazwyczaj mniej niż 0,055%, a w stali wysokiej jakości mniej niż 0,040%. Dodatek 0,08–0,20% siarki do stali może poprawić jej obrabialność, co jest powszechnie nazywane stalą automatową.

6. Aluminium (Al): Aluminium jest powszechnie stosowanym odtleniaczem w stali. Dodanie niewielkiej ilości aluminium do stali może rozdrobnić ziarno i poprawić udarność; aluminium charakteryzuje się również odpornością na utlenianie i korozję. Połączenie aluminium z chromem i krzemem może znacznie poprawić odporność stali na odrywanie w wysokich temperaturach i korozję wysokotemperaturową. Wadą aluminium jest to, że wpływa na wydajność obróbki cieplnej, spawalność i cięcie stali.

7. Tlen (O) i azot (N): Tlen i azot to szkodliwe pierwiastki, które mogą przedostać się z gazu piecowego podczas topienia metalu. Tlen może powodować kruchość stali na gorąco, a jego wpływ jest silniejszy niż siarki. Azot może powodować kruchość stali na zimno podobną do fosforu. Starzenie się azotu może zwiększać twardość i wytrzymałość stali, ale zmniejszać jej ciągliwość i udarność, szczególnie w przypadku starzenia odkształcającego.

8. Niob (Nb), wanad (V) i tytan (Ti): Niob, wanad i tytan to pierwiastki rozdrabniające ziarno. Odpowiednie dodanie tych pierwiastków może poprawić strukturę stali, rozdrobnić ziarno oraz znacząco zwiększyć wytrzymałość i udarność stali.