超高强度钢的生产过程对冶金质量有着严格的要求。其制造过程中，通常选用电弧炉和电渣重熔这两种先进的冶炼方式，以确保纯度的高水平。对于需要更高纯净度的钢种，真空感应炉或真空自耗电弧炉则是优选设备。
在热处理阶段，中、低合金的超高强度钢需要特别注意防止脱碳现象的发生。对于马氏体时效钢和沉淀硬化不锈钢，它们的固溶处理则可以使用普通加热炉进行，但操作需精确控制，以保证材料性能的稳定。
焊接是超高强度钢制造中的关键环节，为了保护材料不受损害，焊接通常采用保护气体焊接技术，如氩气保护焊，或者更高级别的钨极氩弧焊接。这不仅保证了焊接质量，也减小了焊接过程中可能对材料强度的破坏。
对于含碳量较高，约在0.4%左右的低合金超高强度钢，焊接后的一个重要步骤是立即进行去应力退火处理。这样可以有效缓解焊接应力，防止材料因应力而产生的裂纹，确保最终产品的强度和稳定性。
20世纪40年代中期，美国研制成Cr-Mo钢(AISI4130)和Cr-Ni-Mo钢(AISI 4340)，经淬火和低温回火后，抗拉强度分别为170和190kgf/mm2。50年代初，在AISI 4340钢的基础上加入Si和V,制成300M，抗拉强度达190～210kgf/mm2。1960年，国际镍公司制成马氏体时效钢，抗拉强度约为180kgf/mm2,断裂韧度高达390kgf/mm帮。70年代，美国在300M基础上降C增Si,改善韧性，发展成HP310钢；在马氏体时效钢的基础上研究成AF1410钢，抗拉强度为170kgf/mm2,断裂韧度达400kgf/mm帮（见断裂韧性试验）。