马氏体不锈钢的主要元素是Fe、Cr、C，当然也会含有其他合金元素。
    （1）Cr  Cr是不锈钢的当然也是马氏体不锈钢的最重要的合金元素，或者说它是不锈钢之所以成为不锈钢的元素。但是，Cr是较强的铁素体形成元素，Cr含量提高到w_Cr>13%时，便成为单相奥氏体不锈钢。只有再加入奥氏体形成元素C才能使钢在高温下得到稳定的γ相或γ+α相；Cr可以降低奥氏体向铁素体加碳化物的转变速度，从而提高淬透性；在大气H₂S中及氧化性酸介质中，能提高耐腐蚀性，这与钢表面形成一层Cr的氧化膜有关。但在还原介质中，随着Cr含量提高，钢的耐腐蚀性下降；Cr含量提高，还明显提高钢的抗氧化性。
（2）C  C是马氏体不锈钢的另一个重要元素。为了发生马氏体相变，钢中C含量要视Cr含量而定。钢中Cr含量提高，C含量提高才行。在Cr含量一定时，C含量也要相应提高。这样一来，钢的硬度和强度提高，塑性、脆性和耐腐蚀性下降。
（3）Mo  Mo也是马氏体不锈钢中常含有的合金元素，它也是铁素体的形成元素，可以改善钢的耐腐蚀性。但是，其主要作用还是固溶强化基体以及增强二次硬化效应，从而提高钢的强度和硬度。
（4）Ni 以C为主要奥氏体形成元素加入Fe-Cr合金中，固然可以使其由纯铁素体相发展成为在高温下得到稳定的γ相或γ+α相，然后淬火得到马氏体组织成为马氏体不锈钢。但是，这种马氏体不锈钢，由于C含量较高，其钢的硬度和强度提高，塑性、脆性和耐腐蚀性下降，冷裂倾向增大，焊接性很差，使用受到限制。于是，以Ni代C，发展了Cr-Ni系马氏体不锈钢。这种Cr-Ni系马氏体不锈钢与Cr-C系马氏体不锈钢相比，不仅仍有较高的强度，而且由于C是降低韧性的元素，Ni是提高韧性的元素，也有相当的韧性。因Ni的加入，可以使C降得更低，也可以提高Cr含量，可以改善其耐腐蚀性。图5-1给出了不同Ni含量对Fe-Cr-C系（Cr含量w_Cr18%）相图的影响。可以看出，即使C含量很低，单相铁素体组织也将消失。但是，Ni含量不能太高，否则，由于Ni具有扩大γ相区及降低Ms点的双重作用，可能使其成为单相奥氏体不锈钢。
Ni还能提高Fe-Cr的钝化倾向，从而改善钢在还原介质中的耐腐蚀性。