Keluli tahan karat hampir kalis karat berkat komposisi kimianya yang mencipta lapisan pelindung pada permukaannya, menghalang oksigen daripada bersentuhan dengan seterika.
Keluli sering berkarat apabila besi bertindak balas dengan oksigen, membentuk oksida besi, yang boleh menghakis besi menjadikan bahan kurang selamat dan lebih tidak sedap dipandang. Komposisi kimia keluli tahan karat menghalang oksigen dalam udara dan persekitaran daripada bersentuhan dengan besi dalam keluli, membantu mencegah tindak balas pengoksidaan yang berbahaya.

Keluli tahan karat biasanya mengandungi kira-kira 62 - 75% besi, 1% karbon, lebih daripada 10.5% kromium, dan beberapa peratus nikel, menjadikan bahan lebih tahan lama dan lebih mudah diproses. Manakala keluli pula biasanya merupakan aloi yang mengandungi 99% besi dan kira-kira 0.2 - 1% karbon.
Menurut ahli sains bahan Tim Collins, setiausaha agung Worldstainless, sebuah syarikat bukan untung Belgium yang bekerjasama dengan Persatuan Keluli Dunia, kromium memainkan peranan penting dalam membantu keluli tahan karat menahan karat.
Kromium bertindak balas dengan oksigen dalam persekitaran, baik di udara dan di bawah air, mewujudkan lapisan pasif kromium oksida (Cr2O3) pada permukaan logam, menghalang oksigen daripada menyentuh besi dalam keluli dan mewujudkan karat.
Lapisan kromium oksida pada keluli tahan karat hanya beberapa nanometer tebal, tidak kelihatan, dan mempunyai keupayaan untuk menyembuhkan sendiri jika rosak. Ia lengai, tidak bertindak balas secara kimia dengan sebatian lain dan tidak larut keluar. Ciri-ciri ini menjadikan keluli tahan karat sangat sesuai untuk pembuatan makanan, pembedahan dan banyak lagi aplikasi lain.
Keluli tahan karat telah dibangunkan oleh ahli metalurgi British Harry Brearle pada tahun 1912 semasa menyelidik aloi keluli untuk mengelakkan kakisan dalam laras pistol. Brearley mencipta aloi besi, karbon, kromium dan nikel, tetapi dia membuangnya ke belakang rumahnya kerana ia tidak sesuai untuk laras senjata api. Selepas beberapa minggu, dia melihat bahawa aloi di halaman tidak berkarat, jadi dia menggunakannya untuk membangunkan bahan dan memperkenalkan produk itu pada tahun 1915.
Pengeluaran keluli tahan karat adalah kompleks dan melibatkan komponen logam khas dalam aloi (seperti molibdenum untuk aplikasi dalam air), jadi kos pengeluaran adalah 3 - 5 kali lebih tinggi daripada keluli biasa. Oleh itu, hari ini kebanyakan aplikasi yang memerlukan keluli menggunakan keluli biasa atau keluli karbon.