金属镍直到达到熔点之前一直保持着奥氏体，面心立方结构。这就给韧脆转变提供了自由度，同时也大大减小了因其他金属一起并存而出现的制造问题。在电化序上，镍比铁惰性而比铜活波。因此，在还原性环境中，镍比铁要耐腐蚀，但没有铜耐腐蚀。在镍的基础上，加上铬之后，使合金具备了抗氧化性能，由此可以产生很多种应用范围非常广泛的合金，使他们可以对还原性环境和氧化性环境都有的抵抗力。
镍基合金与不锈钢和其他铁基合金相比，在固溶状态下能够容纳更多的合金元素，而且还能保持很好的冶金稳定性。这些因素允许添加多种多样的合金元素，使镍基合金大量的应用在千差万别的腐蚀环境中。
镍基合金中常见的元素主要有：
镍
Ni
提供冶金稳定性、提高热稳定性和可焊性、提高对还原性酸和苛性钠的抗腐蚀性、提高尤其是在氯化物和苛性钠环境中的抗应力腐蚀开裂性能。
铬
Cr
提高抗氧化和高温抗氧化、抗硫化性能、提高抗点蚀、间隙腐蚀性能。
钼
Mo
提高对还原性酸的抗腐蚀性、提高含氯化物水溶液环境下的抗点蚀、间隙腐蚀的性能、提高高温强度。
铁
Fe
提高对高温渗碳环境的抵抗性、降低合金成本、控制热膨胀。
铜
Cu
提高对还原性酸（尤其是那些用于空气不流通场合的硫酸和氢氟酸）和盐类的抗腐蚀性、铜添加到镍-铬-钼-铁合金中有助于提高对氢氟酸、磷酸和硫酸的抗腐蚀性。
铝
Al
提高高温抗氧化性、提升时效硬化。
钛
Ti
与碳结合，减少了热处理时发生碳化铬沉淀造成的晶间腐蚀、提升时效强化。
铌
Nb
与碳结合，减少了热处理时发生碳化铬沉淀造成的晶间腐蚀、提高抗点蚀、间隙腐蚀性能、提高高温强度。
钨
W
提高抗还原性酸和局部腐蚀的性能、提高强度和可焊性。
氮
N
提高冶金稳定性、提高抗点蚀、间隙腐蚀性能、提高强度。
钴
Co
提供增强的高温强度、提高抗碳化、抗硫化性能。
这些合金元素中很多都可以与镍在很宽的成分范围内结合形成单相固溶体，保证合金在很多腐蚀条件下都具有良好的抗腐蚀性。合金在完全退火的状态下，也具有良好的力学性能，而无需担心制造加工或热加工中带来的有害的冶金变化。很多高镍合金可以通过固溶硬化、碳化物沉淀、沉淀（时效）硬化和弥散强化等方式提高强度。
