Çelik, demir elementi ile genellikle yüzde 0,2 ila yüzde 2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak demirin alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve volfram gibi farklı elementler de kullanılabilir.
Çelik demir cevherinden veya hurdadan geri dönüşüm ile iki şekilde üretilmektedir. Sıvı çelik üretildikten sonra döküm ile ingot olarak veya sürekli döküm yöntemi ile kütük veya blum olarak şekillendirilir.
Demir metali, demir cevherlerinden elde edilir ve doğada nadiren elementel halde bulunur. Metalik demir elde etmek için, cevherdeki katışıkların kimyasal indirgenme yoluyla uzaklaştırılmaları gerekir. Demir, aslında büyük ölçüde karbonlu bir alaşım olarak kabul edilebilecek olan çelik yapımında kullanılır.
Demir, karbonla birlikte 1420–1470K sıcaklığa kadar ısıtıldığında oluşan sıvı eriyik yüzde 96,5 demir ve yüzde 3,5 karbon içeren bir alaşımdır ve dökme demir veya pik olarak adlandırılır
Çelik, demir, ana alaşım elementi ise maksimum yüzde 2,06 oranında olmak üzere karbon olan bir alaşımdır. Üretim yöntemleri ve kullanılan cevherlerden ötürü manganez, silisyum, fosfor ve kükürt çeliğin bünyesinde bulunan elementlerdir.