合金鋼是與各種元素合金化的鋼，其總量在1.0%至50%重量之間，以改善其機械性能。合金鋼分為兩類：低合金鋼和高合金鋼。兩者之間的區別是有爭議的。Smith和Hashemi將差異定義為4.0%，而Degarmo等人則將差異定義為4.0%。，將其定義為8.0%。通常地，短語“合金鋼”是指低合金鋼。
嚴格來說，每種鋼都是合金，但并非所有鋼都稱為“合金鋼”。簡單的鋼是與碳(C )合金化的鐵(Fe)(取決于類型，大約為0.1%至1%)。但是，術語“合金鋼”是標準術語，是指除碳以外還刻意添加其他合金元素的鋼。常見合金包括錳(常見的一種)、鎳、鉻、鉬、釩、硅和硼。較不常見的合金包括鋁、鈷、銅、鈰、鈮、鈦、鎢、錫、鋅、鉛和鋯。
以下是合金鋼(與碳鋼相比)的一系列改進的性能：強度、硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性、淬透性和熱硬度。為了獲得這些改善的性能中的一些，金屬可能需要進行熱處理。
其中一些可用于特殊要求很高的應用中，例如噴氣發動機的渦輪葉片和核反應堆中。由于鐵的鐵磁特性，某些鋼合金在重要的應用中對磁性的響應非常重要，包括在電動機和變壓器中。