按合金化方式，奥氏体不锈钢可分为铬镍奥氏体不锈钢和铬锰奥氏体不锈钢，前者是奥氏体不锈钢主体。铬镍奥氏体不锈钢具有良好的综合力学性能、优良的冷热加工工艺性能和焊接性能，特别是在多种腐蚀介质中具有优良的耐蚀性能。另外，这种不锈钢还具有非铁磁性和良好的低温性能。因此，奥氏体不锈钢获得了最广泛的应用。它的强度、硬度偏低，是它的不足之处。铬锰氨（铬锰镍氨）奥氏体不锈钢，除了铬、锰外还有氮及适当的镍，由于氮的固溶强化，这类不锈钢可以达到相当高的强度。
随着铬、镍含量的变化和其他合金元素的加入，以及受热处理或冷变形的影响，在奥氏体不锈钢的奥氏体基体上还会产生其他相，如铁素体、马氏体、碳化物、氮化物、金属间相等。铬当量和镍当量决定不锈钢的组织，当铬当量偏高时，就会使奥氏体不锈钢中含有一定量的铁素体。这些少量的铁素体可以明显提高奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀和应力腐蚀破裂性能。
铁素体的出现也对奥氏体不锈钢性能带来不利的影响，如热加工产生裂纹的倾向性增大、耐孔蚀性下降、耐尿素生产等腐蚀环境中的腐蚀性能下降、容易形成脆性相等。
大部分常用铬镍奥氏体不锈钢，自高温骤冷到室温所获得的奥氏体基体组织是亚稳定的，当继续冷却到室温以下的更低温度，或在经受冷变形时，就有一定量的奥氏体转变为马氏体。奥氏体不锈钢中的马氏体有两种形态：一种是具有体心立方结构的a'马氏体，呈铁磁性；另一种叫ε相，具有密集立方结构，为非铁磁性。对于常用的铬镍奥氏体不锈钢，如果只是由于冷却，即使冷到－196℃,也不会产生马氏体。但快冷到室温特别是到低温后再施以变形、则可能要产生马氏体。
碳在高温奥氏体中的溶解度是比较大的，当奥氏体钢迅速冷却到常温时，碳的溶解度大大减小，使得碳以过饱和的形式固溶下来，若加热到一定的温度，并保温足够的时间，就会有碳化物析出。奥氏体不锈钢中最常见的碳化物是M23C6型，其次有MC和M6C型。在不含钛、铌等强碳化物形成元素的奥氏体不锈钢中，最主要的碳化物是M23C6，M23C6中的M主要是铬。M23C6具有复杂的面心立方结构，析出温度范围为400~950℃,最先析出的部位是铁素体－奥氏体相界，往后依次是晶界、非共格李晶界及非金属夹杂物边界和共格李晶界、最后是晶内。降低含碳量，加入一些如钛、铌等强碳化物形成元素，优先在晶内形成颗粒状的TiC、NbC,起稳定C作用，都会减少和减缓M23C6析出。另外氮的加入也会减缓M23C6的析出。金属间相常见的σ相，将在以后专门介绍。
铬是奥氏体不锈钢主要的合金元素，它是钢中的铁素体形成元素。铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性能。奥氏体不锈钢随着铬量增加，耐硝酸等氧化性酸腐蚀和高温抗氧化、硫化性能提高；在镍以及钼和铜的复合作用下，铬的增加能提高钢耐一些还原性介质、有机物、尿素和碱介质的腐蚀性能；铬提高了钢的耐局部腐蚀的性能，如耐晶间腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀以及某些条件下的应力腐蚀破裂性能。
镍是奥氏体不锈钢主要的奥氏体形成元素，通过增加镍可以获得完全奥氏体组织，使钢具有良好的塑韧性和低温韧性，并且具有优良的冷热加工工艺性能和焊接性能；镍提高了奥氏体不锈钢表面膜的稳定性，增加了抗高温氧化性能；随镍量提高，耐氯化物应力腐蚀破裂性能和耐还原性酸的性能增加。
氮是非常强烈的奥氏体形成元素。氮正日益成为奥氏体不锈钢中的重要合金元素，氮的作用除代替部分昂贵的镍外，主要是作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，而并不显著降低钢的塑韧性；氮提高奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀性能。近年来，用氮合金化的奥氏体不锈钢的研究开发取得了较大的进展，目前应用的含氮奥氏体不锈钢可分为控氮型（N=0.05%~0.10%)、中氮型（N=0.10%~0.40%)和高氮型（N大于0.4%)三种。
钼是钢中的铁素体形成元素，随钼量的加人和提高，附还原性酸和耐孔蚀、缝隙腐蚀性能增加，钼还能提高奥氏体不锈钢的高温强度。钢中含铜能显著提高奥氏体不锈钢耐还原性介质的腐蚀性能，如耐硫酸、磷酸腐蚀性能，特别是钼、铜复合合金化时，效果更奖出。硅能增加钢的抗高温氧化性能；一定的含硅量，对提高奥氏体不锈钢耐氯化物应力腐蚀、耐浓硝酸和浓硫酸的腐蚀，如含硅量在4%时，可耐发烟硝酸腐蚀；硅对硝酸级、尿素级不锈钢是非常有害的，必须严格控制。
