Ogljikovo jeklo je kovinska zlitina, ki nastane kot posledica združevanja železa in ogljika. Jeklo se običajno šteje za ogljikovo jeklo, če deleži drugih elementov v sledovih v njem ne presegajo določenih odstotkov. Najvišji odstotki so običajno 1.65 odstotka za mangan in 0.6 odstotka za baker in silicij. Odstotek bakra mora biti najmanj 0.4 odstotka. Jeklo, ki vsebuje tudi večje ali določene količine drugih elementov, kot so nikelj, krom ali vanadij, se imenuje legirano jeklo.
Proizvajalci železu dodajajo ogljik, da utrdijo strukture v njem in okrepijo nastalo kovino. Je eden najbolj stroškovno učinkovitih legirnih materialov in spreminjanje količine ogljika spremeni lastnosti jekla. Ogljikova jekla lahko razvrstimo na nizkoogljična jekla, srednje ogljikova jekla, visokoogljikova jekla in jekla z ultra visoko vsebnostjo ogljika.
Jekla z zelo nizkimi količinami ogljika, približno 0.05 do 0.3 odstotka, se imenujejo nizkoogljična jekla in so podobna železu. So zelo duktilni, zaradi česar jih je težko obdelovati. Uporabljajo se za izdelavo ploščato valjanih pločevin ali jeklenih trakov, ki se uporabljajo za izdelavo ladij, izdelkov iz žice, karoserij avtomobilov, gospodinjskih aparatov, pločevin in več. Nizkoogljična jekla so cenejša, vendar jih ni mogoče spremeniti s toplotno obdelavo, zato se običajno uporabljajo za izdelavo in obloge.
Povečanje vsebnosti ogljika naredi ogljikovo jeklo trše in močnejše, vendar zmanjša varivost in duktilnost jekla ter naredi jeklo bolj krhko. Proizvajalci ogljikovemu jeklu dodajo tudi sledove drugih legirnih materialov, ki ne vplivajo na lastnosti jekla, vendar jim omogočajo nadzor nad določenimi kakovostmi jekla. Med prizadetimi lastnostmi so elastičnost, trdnost in trdota jekla.
Srednje ogljikova jekla imajo višjo vsebnost ogljika od približno 0.3 do 0.6 odstotka. Te je lažje obdelovati, nekateri proizvajalci pa jeklu dodajo malo silicija in mangana, da izboljšajo njegovo kakovost. Ta jekla so še vedno poceni in se uporabljajo za izdelavo stvari, kot so osi, zobniki, gredi, tirnice, cevovodi in spojke.
Visokoogljična jekla je zelo težko variti, ker vsebujejo ogljik v območju od 0.6 do 1.0 odstotka. Imajo tudi višje deleže mangana, ki je dodan za povečanje kaljivosti jekla. Visokoogljično jeklo je zelo občutljivo na toploto in se zlahka strdi s plamenom, kar omogoča obdelavo v veliko različnih oblikah. Visokoogljična jekla imajo večjo natezno trdnost in se uporabljajo za izdelavo izdelkov, kot so rezalna orodja, rezila, vzmeti in žice visoke trdnosti.
Ultravisokoogljična jekla imajo ogljika v razponu od 1.25 do 2.0 odstotka. Te vrste ogljikovega jekla ni mogoče hladno obdelati, ker je precej krhko. Ultravisokoogljična jekla se uporabljajo za izdelavo komponent, ki zahtevajo izjemno trdoto, kot so rezila, rezalna orodja in veliki deli. So zelo občutljivi na toploto in imajo dobro obdelovalnost ter vrhunsko odpornost proti obrabi.