碳素彈簧鋼的ω（C）一般為0.6%~0.9%，比較高的碳含量是為了提高彈性極限。碳素彈簧鋼的淬透性較低，只能用於截面尺寸在12~15mm以下的小彈簧。
大多數合金彈簧鋼的ω（C)為0.45%~0.65%。合金彈簧鋼中最常用的合金元素是矽、錳。它們的作用是提高溶透性，強化鐵素體，因為矽、錳的固溶強化效果最好；提高了鋼的回火穩定性，使其在相同的回火溫度下比碳素彈簧鋼具有較高的硬度和強度。其中，矽的作用最大，但矽含量高時增大了碳的石墨化傾向，且在加熱時易於脫碳。錳則易於使鋼過熱。
為了克服Si-Mn彈簧鋼的不足，尤其是為了降低脫碳敏感性而降低矽含量，可加入鉻、鎢、釩、鈮、鉬等碳化物形成元素，它們可以細化晶粒而防止過熱，也可以防止脫碳；從而保證重要用途彈簧具有高的彈性極限、屈服強度以及疲勞強度。在大截面彈簧鋼中加入少量的鉬可以抑制回火脆性。在中截面彈簧鋼中也有加入少量硼提高淬透性的。
常用的碳素彈簧鋼有70、65Mn鋼等，合金彈簧鋼有60Si2Mn、55SiMnVB、50CrVA鋼等。值得指出的是，合金彈簧鋼的碳含量有降低的趨勢，當碳含量低於0.35%時，淬火後基本上是以板條馬氏體為主的組織，和高碳鋼的孿晶馬氏體相比，有較高的強韌性。在較低溫度回火時，會有彌散的碳化物析出，基體為高密度位錯的組織，且位錯運動的阻力較高。
