Trong thép cacbon, ngoài sắt ra người ta quan tâm chỉnh sửa thành phần của những nguyên tố sau đây: C (<2%), Mn (0,5-0,8%), Si (0,3-0,6%), P (0,05-0,06%), S (0,05-0,06%)

Ngoài các nguyên tố trên, các tạp chất ngẫu nhiên khác nếu có thì càng tốt vì làm tăng cơ tính của thép nên không cần loại bỏ.

Photpho và lưu huỳnh là 2 kẻ thù của mọi loại thép. Chất lượng của thép cao hay thấp đôi khi được đánh giá qua hàm lượng photpho và lưu huỳnh còn lại trong thành phần. Thép có chất lượng cao là thép không chứa quá 0,025% mỗi nguyên tố trên. Photpho có mặt trong thép từ quặng hay từ than có mặt trong thép ở dạng hòa tan trong ferit hoặc liên kết với sắt dạng Fe3P làm dòn thép khi nguội, gọi là hiện tượng dòn nguội, hay bở nguội. Lưu huỳnh có mặt trong trong thép cũng từ quặng hay trong than.

Hỗn hợp cùng tinh (FeS + Fe) có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn gang thép và nằm ở biên giới các hạt, khi nung nóng để gia công áp lực, pha cùng tinh này bị chảy ra, làm thép bị đứt ở biên hạt, có cảm giác như bị giòn, hiện tượng này gọi là giòn nóng, hay bở nóng.

Mn và Si được cho vào khử ôxi còn trong kim loại lỏng khi nấu, trong đó tác dụng khử ôxi của silic mạnh hơn. Hai nguyên tố này khi có mặt trong sắt còn làm tăng độ bền, độ cứng nhưng tác dụng làm giảm độ dẻo độ dai rất mạnh nên người ta chỉ sử dụng chúng có hạn chế.

Thép dùng làm các kết cấu thông thường trong ngành xây dựng (tấm, thanh, dây, ống, thép hình chữ U, chữ I...) là thép cacbon chất lượng thấp, photpho và lưu huỳnh dưới 0,06%.

Thép kết cấu (thép dùng làm các chi tiết máy thông thường) có chất lượng cao hơn, S < 0,04%, P < 0,035%. Thép này luôn được khử ôxi bằng cả mangan lẫn silic. Độ bền của thép tăng khi hàm lượng cacbon tăng, tuy nhiên không sử dụng lượng cacbon cao hơn 0,85% vì độ bền từ điểm đó trở đi sẽ không tăng nữa mà sẽ giảm. Thép kết cấu có hàm lượng cacbon là 0,85% chịu được độ bền kéo là 1150 MPa, nghĩa là nếu một dây thép bằng thép trên tiết diện 1 mm² có thể treo được 1 vật nặng 115 kg.

Thép đường ray là thép 0,5-0,8% cacbon; 0,6-1% mangan; photpho, lưu huỳnh < 0,04%, thường có nhà máy chế tạo riêng. Dây thép có độ bền kéo phụ thuộc vào cả lượng cacbon lẫn mức độ bị biến dạng khi kéo (khi sản xuất), thông thường lượng carbon không cao hơn 1,2%, giới hạn bền kéo có thể đạt rất cao, chẳng hạn sản xuất từ thép 1,2% cacbon, kéo nguội đến mức độ biến dạng là 90% thì dây có giới hạn bền là 4000 MPa nghĩa là 1 dây tiết diện 1 mm² treo được 400 kg