不锈钢中以晶体结构的不同分为铁素体、奥氏体和马氏体，或其中两种或多种的组织，不锈钢的许多特性都取决于它们的晶体结构。
铁素体是常温下铁和低碳合金的基本晶体结构（体心立方）。假设一个立方体，它的8个角和几何中心各有一个原子。在晶粒中这样的立方体以三维的形式重复出现直到碰到一个不同方向的晶粒。两种晶粒相接之处被称为晶界。晶界由许多方面构成，包括界面、缺陷、杂质及其他物质的晶粒。
奥氏体是高温下（>800℃）铁的晶体结构（面心立方）。在奥氏体中，除像铁素体立方体的每个角都有一个原子外，立方体六个面的每个面的几何中心都有一个原子。
马氏体在常温下具有稳定的结构，与铁素体和奥氏体相比，更接近于铁素体，它也是体心立方结构，但是立方体的一个轴被延长，也就是一个晶体有三个轴成直角，两个边相等，一个边不等（四方体）。对铁素体或奥氏体的立方晶体进行热处理或冷作就会出现这样的情况。马氏体在三种晶体结构中最硬，强度最好，同时也最难焊接。
