日本刀在製法上集合了相當高的技術，共分如下几个步骤： 炼钢
日本刀的材料鋼，被称作
和鋼（，Wakou）或
玉鋼（，Tamahagane）。玉鋼以日本传统土法炼成。这是一种低温炼钢法，炉温不超过1000℃。此法看似原始，但相比近代的高温炼钢法，能炼出品质纯良的好钢。不过高溫炼出的鋼材較軟，易打造成形，而低溫炼出的鋼材較硬，較難打造，可以说製作日本刀是人力密集型的工事，是以血汗換取的品质。根据不同地区，不同的流派，所用钢材成分多少会有差异。大体上玉鋼所含成分如表所示。
水减即淬火工艺，淬火即所謂的熱處理，日本称为
水减（，Mizuheshi）。从現代材質學的角度來看，這個步驟算是刀匠控制鋼材含碳量的手法。刀工将加熱后的和鋼錘打成扁平的厚度為約5mm的薄片。看似簡單的工序，其实不然，為了控制鋼材的含碳量 ，加熱次數有嚴格限制；而且和鋼的硬度在其續漸冷卻時會有所改變。只有有經驗的刀工才能準確把握施錘力度的變化，在限定的加熱次數下將玉鋼打炼成厚薄均一的薄片。
鋼片成形後，刀工會用水將其急速冷卻。可使钢多余的含碳部分剥离。使刀身具有良好彈性，刀口堅硬不易缺口。刀匠要對鋼片的溫度和用水的份量有極準確的把握，才能夠得到含碳量合適的材料。
锻炼
刀工将烧红的钢块捶打锻造，钢块捶打开后再折叠起来捶打，如此反复，追打到第10次，就会有1024層的鋼材，通过这一步骤，可将钢中 硫等杂质和多余的碳素等清除，以增钢材彈性與韌性。这就好比揉面一般，捶打的层数越多，鋼材中的碳和各種成份就會更加均一，鐵晶體也會更細緻，最终锻造出来的钢材品质均一、达数千层，十分强韧。
钢材搭配
日本刀的造形不論刀尖或整個刀身是以圓為基礎造型，刀身之所以為弧形主要是鋼材的搭配以及淬火所造成的。首先，刀工以碳素含量多而硬的
刃金（，Hagane）、
皮鉄(，Kawagane)，将碳素含量少而质软的
心鉄(，Shingane)，包裹起来日语称做
造込（，Tsukurikomi）这样的双重構造是日本刀的一大特点。外側的刃金和皮鉄使得刀锋利而且有适当的硬度不至于弯折。此后的烧入阶段以碳素量和焼入的冷却速度控制刀尖和其他的部分的体积膨胀量的差。从而使刀尖产生强烈的压缩应力使得刀更不易破损，并且形成弯刀的弧度。
素延
将刀的形状捶打延长成长条形，叫做
素延(，sunobe)，在这个阶段基本出现刀的雏形。这一步完成后，刀工会将最前端部分切掉，来制作刀尖。
烧入
最後一道火鍛工序。刀工先用粘土、木炭粉和磨刀石的粉末調製出
燒刃土(，Yakibatsuchi) ，再將成形的刀身用燒刃土包封。
刃的用土較薄，
鎬地和
棟的用土較厚。基本上，燒刃土的分佈可以由完成品的
刃文看出一些头绪。不同的流派燒刃土的成份和調製方法亦有不同。封好的刀身會被放到 750℃ - 760℃的爐火之中。刀工凭经验由火炎的顏色判断爐内溫度，若溫度超过800℃以上，就会影響刀的強度。經過特定的加熱時間，刀匠就會刀再放到水中急速冷卻，进行另一道淬火工序。通过此步骤刀变得更硬更锋利，刀身产生弧度，刀的表面生成一层非常坚固的“馬登斯晶體” (Martensite)，所谓馬登斯晶體簡而言，即是高溫晶體結構因為急冷的緣故被鎖緊在“亞穩”(Metastable) 的狀態，所以晶體之間存在很大的內在張力，造成 "堅硬" 的效果 。而经过此步骤在刀刃与刀面的边界处产生出如同洒上银沙班的颗粒状纹样日语称做
沸(，Nie)，整体上看，这些细小的白点形成白雾一般的线条，被称作
匂(，Nioi)，这是鉴赏一把日本刀品质的重要依据。
由于这一步骤，技术要求非常高，稍有闪失，可能造成刀身崩裂，将对整把刀构成致命的损伤。另外即使勉强成形，也可能无法产生美丽的纹样。为了减少失误，現在刀工多用油来进行烧入的步骤。
收尾
此时刀已基本成型，需要开始转入更细致的深加工。
鍛冶押
调整完成焼入的刀的弯曲度、刀工进行粗略的削制。此时检查修整细小的瑕疵、刀体形状等进入最终调整阶段。
茎
为安装刀把而留出的部分，日语称为
茎(，Nakago)，也可以写成
中心，
中子。刀工调整茎的形状、开一个镶嵌刀柄时使用的
目釘穴(，Mekugiana)。并且刻上
鑢目（，Yasurime）。这个部分容易生锈，根据锈迹可大致判定刀的年代。
銘切
一般刀工在最后将自己的名字、住所、制作年月
銘刻在
茎上。严格讲，銘是被利器 "切" 在或 "鏨" 在茎上的。一般的，在表面铭刀工名和住所(佩刀时向外一侧为表)、内侧铭制作年月和持刀者名，但是例外也很多见。
以上步骤完成后，刀工的工作到一段落，研磨、造鞘、裝飾、卷柄等工序另有專人負責，不属于刀工的工作範圍。
其他配件
刀裝配件包括
鞘、
小柄、
笄、
緣、
頭、
目貫、
鐔等。
其中以
鐔（，Tsuba）為主要配件，鐔相當于一般的劍格或護手，其作用是:
- 出刀與收刀的開關。
- 格鬥時保護手掌與手腕。
- 顯示社會地位尊榮，高貴的像徵。
安土桃山時代之前著重實用性，即前两項，桃山時代之後著重裝飾性，即第三項。
