Na trdnost ogljikovega jekla vpliva veliko dejavnikov, od katerih se nekateri ukvarjajo s tem, kako je jeklo legirano, drugi pa s tem, kaj se zgodi po nastanku jekla. Eden od glavnih dejavnikov, ki vplivajo na trdnost ogljikovega jekla, je količina ogljika, dodanega železu pred izdelavo jekla, saj ogljik služi tako za ustvarjanje kot za utrjevanje jekla. Medtem ko ogljikovo jeklo običajno nima veliko drugih elementov, vključenih v jekleno zlitino, lahko ti vključki spremenijo trdnost, trdoto in druge lastnosti jekla. Ko je jeklo legirano, ga lahko izpostavimo toploti, kar lahko poveča njegovo trdnost.
Ogljikovo jeklo je vrsta jekla, ki na splošno vsebuje nizko količino ogljika, vendar obstajajo nekatere stopnje, ki imajo več ogljika kot druge. Velik dejavnik pri določanju trdnosti ogljikovega jekla je količina samega ogljika. To je najprej potrebno za izdelavo jekla in ga segrevamo skupaj z železom, dokler se ne stopita in zlijeta drug v drugega. Ogljik je trdilec, zato več ogljika pomeni močnejše in trše jeklo. Medtem ko bo kaljenje lahko jeklo po izdelavi bolj okrepilo, ogljik pogosto narekuje celotno trdoto jekla.
Vključki so v ogljikovem jeklu redki, za razliko od nekaterih drugih vrst jeklenih zlitin, vendar lahko celo majhna količina drugih kovin spremeni trdnost ogljikovega jekla. Te kovine se dodajo, ko se jeklo legira; sicer je treba jeklo pozneje stopiti, da se te kovine uvedejo. Večina kovin, kot so mangan, fosfor in nikelj, se dodaja ogljikovemu jeklu za povečanje njegove trdnosti. Druge kovine, kot sta svinec in baker, oslabijo jeklo, vendar lahko pripomorejo k lažjemu obdelovanju ali varjenju, kar je lahko koristno.
Večina jekla je toplotno obdelana po legiranju, da se poveča trdnost ogljikovega jekla, čeprav se jeklo včasih uporablja tako, kot je. Za kaljenje jekla je na voljo veliko različnih metod in vsaka služi za povečanje različnih lastnosti. Jeklo se običajno postavi v peč ali podobno območje, kjer je jeklo dovolj segreto, da postane modro, vendar ne dovolj, da se stopi. Po večkratnem ponovitvi tega postopka se moč ogljikovega jekla dramatično poveča.