Stal nierdzewna jest praktycznie odporna na rdzę dzięki swojemu składowi chemicznemu, który tworzy na jej powierzchni warstwę ochronną, zapobiegającą kontaktowi tlenu z żelazem.
Stal często rdzewieje, gdy żelazo reaguje z tlenem, tworząc tlenek żelaza, który może powodować korozję żelaza, przez co materiał staje się mniej bezpieczny i mniej estetyczny. Skład chemiczny stali nierdzewnej zapobiega kontaktowi tlenu z powietrza i otoczenia z żelazem w stali, co pomaga zapobiegać szkodliwym reakcjom utleniania.

Stal nierdzewna zawiera zazwyczaj ok. 62–75% żelaza, 1% węgla, ponad 10,5% chromu i kilka procent niklu, co sprawia, że materiał jest trwalszy i łatwiejszy w obróbce. Stal jest zwykle stopem zawierającym 99% żelaza i około 0,2 - 1% węgla.
Według naukowca zajmującego się materiałami, Tima Collinsa, sekretarza generalnego Worldstainless, belgijskiej organizacji non-profit współpracującej ze Światowym Stowarzyszeniem Stali, chrom odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu odporności stali nierdzewnej na rdzę.
Chrom reaguje z tlenem w środowisku, zarówno w powietrzu, jak i pod wodą, tworząc pasywną warstwę tlenku chromu (Cr2O3) na powierzchni metalu. Zapobiega to kontaktowi tlenu z żelazem w stali i tworzeniu się rdzy.
Warstwa tlenku chromu na stali nierdzewnej ma grubość zaledwie kilku nanometrów, jest niewidoczna i ma zdolność do samoregeneracji w przypadku uszkodzenia. Jest obojętny, nie reaguje chemicznie z innymi związkami i nie wypłukuje się. Właściwości te sprawiają, że stal nierdzewna doskonale nadaje się do stosowania w przemyśle spożywczym, chirurgii i wielu innych zastosowaniach.
Stal nierdzewną opracował brytyjski metalurg Harry Brearle w 1912 roku, gdy prowadził badania nad stopami stali zapobiegającymi korozji luf broni palnej. Brearley stworzył stop żelaza, węgla, chromu i niklu, ale wyrzucił go za dom, ponieważ nie nadawał się do luf karabinowych. Po kilku tygodniach zauważył, że stop na placu nie rdzewieje, wykorzystał więc to do wytworzenia materiału i w 1915 r. wprowadził produkt na rynek.
Produkcja stali nierdzewnej jest skomplikowana i wymaga stosowania specjalnych składników metalowych w stopie (np. molibdenu w przypadku zastosowań podwodnych), więc koszt produkcji jest 3–5 razy wyższy niż w przypadku zwykłej stali. Dlatego dziś w większości zastosowań wymagających stali stosuje się stal zwykłą lub stal węglową.