După cum este definit de Institutul american de fier și oțel, orice oțel este considerat oțel carbon atunci când nu există conținut minim specificat pentru orice alt element de aliere, altul decât carbon. Oțelurile de carbon conțin un conținut de carbon cuprins între 0,05 și 3 procente și sunt urmărite de alte elemente, cum ar fi manganul. Oțelurile cu conținut redus de carbon conțin un conținut maxim de carbon de 0,35%; oțel mediu-carbon, maximum 0,6%; și oțelurile cu conținut ridicat de carbon, până la 2,5%.
Atunci când este prezent ca element de aliere, carbonul face ca oțelul să devină mai greu și mai fragil când este stins. Acestea afectează intensificarea deoarece conținutul de carbon din oțel devine mai mare. Datorită naturii lor fragile după procesul de răcire, oțelurile cu conținut ridicat de carbon trebuie să fie tratate termic pentru a obține un echilibru între duritate și rezistență. Conținutul de carbon mai ridicat provoacă oțelului o ductilitate și sudabilitate reduse.
În ciuda efectelor negative pe care le poate avea carbonul asupra oțelului, oțelurile de carbon reprezintă aproximativ 90% din toate oțelurile produse. Oțelurile cu un conținut redus de carbon sunt frecvent utilizate în aplicații care necesită un echilibru între rezistență, ductilitate și rezistență la uzură, cum ar fi componentele auto. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon sunt utilizate pentru aplicații care necesită un nivel ridicat de rezistență, cum ar fi cablurile de înaltă rezistență și arcurile. Oțelurile cu o grosime mare de carbon, o clasificare destinată oțelurilor care conțin între 2,5 și 3 procente de carbon, se utilizează exclusiv pentru aplicații care necesită un nivel foarte ridicat de duritate, cum ar fi loviturile și axele.
