Protože martenzitická ocel je zpevněna precipitací intermetalických sloučenin generovaných některými slitinovými prvky během stárnutí spíše než přesyceným roztokem uhlíku nebo precipitací karbidů, uhlík v oceli, jako je síra a fosfor, je škodlivý nečistotový prvek. Je požadováno, že čím nižší je obsah uhlíku, tím lépe. Obecně by nemělo překročit {{0}},03 procenta (pro důležité účely by to mělo být méně než 0,01 procenta). Hlavní legující prvky v oceli jsou nikl, kobalt, molybden, titan,
Chrom a mangan mohou být použity k částečné náhradě niklu a kobaltu v martenzitových ocelích a wolfram může být také použit jako náhrada molybdenu nebo vanad může být použit jako náhrada kobaltu v nedávno vyvinutých bezkobaltových ocelích. Křemík je nečistota a jeho obsah nesmí překročit {{0}},1 procenta. Hliník I se obecně přidává jako deoxidační činidlo při výrobě oceli a jeho zbytkové množství se pohybuje od 0,05 procenta do 0,2 procenta. Kromě toho lze pro zlepšení některých vlastností oceli použít stopové prvky, jako je bór, zirkonium, vápník, hořčík a prvky vzácných zemin.
