Med et karboninnhold mellom 0,5% og 1,5%, blir verktøystål produsert under nøye kontrollerte forhold for å produsere den nødvendige kvaliteten. Tilstedeværelsen av karbider i matrisen deres spiller en dominerende rolle i egenskapene til verktøystål. De fire hovedlegeringselementene som danner karbider i verktøystål er: wolfram, krom, vanadium og molybden. Oppløsningsgraden av de forskjellige karbidene i austenittformen av jernet bestemmer høytemperaturytelsen av stål (tregere er bedre, noe som gjør det til et varmebestandig stål). Riktig varmebehandling av disse stålene er viktig for tilstrekkelig ytelse. Manganinnholdet holdes ofte lavt for å minimere muligheten for sprekkdannelse under vannutslipping.
Det er seks grupper av verktøystål: vannherding, kaldt arbeid, støtbestandig, høyhastighets, varm arbeid og spesielle formål. Valg av gruppe som skal velges, avhenger av kostnad, arbeidstemperatur, nødvendig overflatehardhet, styrke, støtmotstand og seighetskrav. Jo mer alvorlig driftsbetingelsen (høyere temperatur, slitasje, korrosjon, lasting), jo høyere legeringsinnhold og konsekvente mengde karbid som kreves for verktøystål.
Verktøysstål brukes til skjæring, pressing, ekstrudering og mynt av metaller og andre materialer. Deres bruk, for eksempel produksjon av sprøytestøpeformer, er avgjørende på grunn av deres motstand mot slitasje, noe som er et viktig kriterium for en form som vil bli brukt til å produsere hundrevis av tusenvis av lister av et produkt eller en del.
AISI-SAE-kvaliteter av verktøystål er den vanligste skalaen som brukes til å identifisere ulike kvaliteter av verktøystål. Individuelle legeringer innenfor en karakter er gitt et nummer; for eksempel: A2, O1, etc.