炼钢与锻造
众所周知，日本是资源贫乏的岛国，除去少量铁砂之外，当时根本采掘不到易生高温的燃料矿源，自然环境的恶劣使日本早期炼钢只得使用一种叫做“松炭”（即是把柴薪燃烧至半途予以熄灭后所制成的木炭）的燃料。松炭燃烧时的最高温度虽可达1200℃，但燃烧时间却不长，故中期以后的炼钢改采用“佐仓炭”，遗憾的是其仍非理想的燃料。
一直到距今约300年的江户时代初期，一位住在现在和歌山县田边市，名叫备中屋长右卫门的人，发明出一种能长时间保持800℃左右温度燃烧的“备长炭”，燃料难题方告解决。备长炭以槲木制成，能在长时间内维持均衡温度，其不仅为当时的炼钢术带来了一线光明，同时也成了日后日本料理中烧烤等食物制作不可或缺的燃料。
在始终无法获得高温燃料的情况下，日本人绞尽脑汁地开发出“半熔解”与淬火冶炼”的特殊技法，经过千年左右的考验后，这项技法逐渐去芜存菁，正式成为日本刀冶炼打造的秘方。
日本刀的刀身制作过程相当复杂，刀身之优劣除了靠刀工的技术外，并非完全可以用经验与技术就能控制，还要靠几分运气。通常1名锻造师加上4名助手合力锻造，历时2个月左右方可制成一把刀，完工后再交给研磨师研磨。
冶炼首先，在铁砂中掺入适量的石英粉和木炭粉，并以脚踏式风箱（后改为手拉式）将其送进熔炉燃烧。经过3昼夜的持续燃烧后，铁砂即变成半熔解的黏稠状，这时再除掉浮于表面的一层杂质，并使之冷却凝固成板条状的生铁。
然后以铁锤将第一阶段生成的板条状生铁打碎，根据经验将碎铁块分为含碳量高低不同的两部分，低碳钢称为“庖丁铁”，高碳钢称为“玉钢”。庖丁铁因具有弹性与韧性可作为刀芯部分，玉钢具有坚硬的特性适合做刀身部分。至于碳的含量标准，依照解析名刀成分的结果，发现刀芯部分以0.1%～0.4%、两侧的皮铁与刀背的栋铁则以0.7%左右最为理想。
锻打提炼出庖丁铁与玉钢以后，再分别将其反复折叠锻打以增加其弹性与韧性，其原理就像揉面粉做馒头，面揉得越到家，蒸熟的馒头吃起来越带咬劲，锻打也要软硬适中。
以锻打玉钢为例。先以炭火将玉钢烧成红软状态，然后取出敲打，打至原来一半的厚度，再重新烧红、折叠起来重新锻打，如此反复多次，玉钢中所含的大量碳即会随着敲击而与火花一并逸出，如此经过反复的锻打，含碳量便会逐步降低，并趋于均匀，最后分别形成制刃所需要的心铁和皮铁。这其间折叠方式的不同就造成刀身地肌形态的不同。
制刃经由上阶段所冶炼出来的心铁具有较好的弹性，但硬度偏低；皮铁则反之。将皮铁折成“U”形，包在心铁外面，然后再将其锻打成武士刀的雏形。这是最常用的“甲伏锻”的制造方式。而如果将硬度高的钢作心铁、硬度低的作皮铁，则称为“逆甲伏”。
最简单的是用单一钢铁制刃，称为“丸锻”或“一本造”。此外，还有夹钢方式的“三枚合”，即两片低硬度钢夹住一块高硬度钢，如在此基础上再增加两片中等硬度的钢则称为“五枚合”，依此类推还有“七枚合”、“九枚合”等；“本三枚”是在“三枚合”基础上再于刀背处增加一块硬度更低的“栋铁”。像这样的组合方式有几十种之多。
淬火当刀身成型后，即开始进行淬火，以使刀锋部分达到坚硬锐利的境界，由于此时尚需在刀身上制出具有硬度及美感的刃纹，故所下的工夫要比前四个阶段复杂。
首先，在刀身全体涂上一层含有砥石粉与碳粉的黏土，刀锋部分要较其他部分为薄，然后再施“淬火冶炼”。涂上黏土的刀身烧成红软后，其刀锋部位因附着的黏土较薄故颇易敲打，而且淬火时的收缩作用也较其他部位快。此时敲打的力量若能维持均匀，则刀锋很快就会变得既薄且硬。相反，黏土附着较厚的刀身两侧与刀背部分，因淬火时的收缩作用较慢，故仍能保持住原有的柔韧性。
在下水淬火前，需要覆一层特制泥土于刀身上，靠近刀背部分覆较厚泥土，依次渐薄而下，刃口处则不包泥土。刀身下水淬火时刃口未包泥土处（刀刃波浪纹部分）直接与水接触可增加其硬度，包覆泥土部分并未与水直接接触可增加其韧性与弹性。
淬火即所谓的热处理，其作用是使刀身具有良好弹性，使刃口坚硬不易缺口。一把好刀应软硬兼备，于格斗时刀之两侧应具有弹性，可吸收、化解对方兵器攻击造成之震力，避免手掌被震麻木造成兵器脱落，而刃口因坚硬的特性不易造成缺口。这一工艺处理成功地克服了传统铁器过软或过硬的矛盾，使之软硬兼顾，攻守得宜。
淬火是铁、水、火三者最后一赌胜负的关键，由于复合不同材质又裹上厚薄不等的泥土，在水中强烈温差的变化使刀身也产生许多纹理变化，除了刃口边的波浪纹之外，还有类似金线、银线、雷电闪光等奇特条线，以及或大或小的结晶颗粒；另有折叠锤打锻造时留下的痕迹，有如松树皮纹者，有如流水漩涡者，有如木材年轮者，还有如浮云、如高山、如朝露、如晚霞、如涛里浪花，变化多端，各具神态。刀两面之纹路并不一样，细看之下与我国长卷山水画颇为神似，不过它是刀由淬火产生的自然美，其美只能用视觉欣赏，以手触摸只感一片光滑柔嫩，而且其美并非只存在表面，就算将表面磨掉，里面还是一样。也就是说，美丽的刃纹是磨不掉的。
淬火一般都在夜晚的黑暗中进行，这样更利于刀匠看清刀身的真实颜色以判断其温度。淬火的水温要求非常严格，系直接决定其良窳的最大因素，因此自古以来水温就被刀匠视为秘方而不轻易外传。据说曾有一个刀匠为了得知同行淬火时的水温，偷偷将手指插入水槽，暴露后被剁去了一只手。但水温这个秘方透过今天进步的科学已经获得了解答，那就是7～13℃的水温，即为最理想的水温。因为，若水温低于7℃，则淬火时易使刀锋的收缩作用加快而产生裂痕；水温若超过13℃，则淬火时刀锋又会因收缩作用减缓而不易保有合适的硬度。
各刀工对刀身造型与淬火过程均极考究，锻刀完毕后对各部细节均详加检查，甚至辨听敲打刀身所发出的声音，近护手处应浑厚低沉，而近刀尖处转而轻脆响亮，若音色节奏变化唐突则表示材质不均或厚薄宽窄不匀，这种刀即使已完工，刀工也会将之丢弃，以免毁其声誉。
研磨刀身制好以后，要交给专门的研磨师来研磨。研磨的步骤也非常复杂，要用粗细不同的磨石，由粗到细分阶段研磨，直至将刀身磨得像镜面一样平整，这样才能充分把刀的特征展现出来。
日本研磨技术主要分为两个流派。一派是本阿弥家族，他们对徒弟的要求非常严格，要花很长的时间训练基本功，如坐姿的训练、如何持刀、如何把握磨刀的节奏等。另一派是藤代家族，他们的学习相对轻松得多，藤代认为如果花太多的时间练习基本功，会使弟子们失去信心。因此藤代家族的训练很快就可以进入研磨的实际操作中，然后发现有不正确的地方再及时纠正。
研磨分为粗磨和精磨两个阶段，粗磨用的磨石较大而宽，以手持刀按在磨石上磨；精磨则要用很薄的磨石，只能用手指压着石片在刀身上磨。
粗磨阶段又分5个阶段，依次使用5种磨石，分别为：
①粗砥这种磨石是由天然大颗粒的砂岩或金刚砂制成的，可磨去刀上的纵打印、磨快刀刃、磨出脊线。这一阶段磨刀，刀身要与磨石完全垂直。
②备水砥是由较粗的颗粒和细一些的砂岩制成，研磨时不再像粗砥时那样刀身垂直于磨石，而是刀身向左上方稍斜，这样可以把新的磨痕与上一块磨石留下的区分开。
③快晴砥这一阶段再将刀身进一步向左上方斜一些，通过进一步研磨，使刀身表面光滑细腻，金属的颜色逐渐加深，刀身更加明亮，刃纹也依稀可见。
④名仓砥其又分为中名仓砥和细名仓砥，先用中名仓砥磨，再用细名仓砥磨。到了名仓砥这一阶段，刀身不再与磨石固定为一个角度，而要在磨刀中稍加晃动。经过这一阶段，刃纹已经可以看得很清楚了。
⑤内昙从这个阶段起，磨石只能用天然的了，这时磨石的颗粒已经很细了，要随时警惕磨石里面可能有的缺陷，如不留神会划伤刀身而使前功尽弃。内昙又分为中内昙和细内昙，中内昙用于磨掉名仓砥留下的痕迹，使刃纹更加清晰；细内昙只用来磨刀刃和刀脊。
随后进入精磨阶段。精磨阶段要用最细腻的研磨材料，用的磨石像纸片一样细腻。研磨师把磨石用拇指压在刀身表面磨动，使刃纹的细节更加清晰可见，映像、耀眼花纹、雾状花纹也显现出来。这些细节的呈现使刀有了个性，也显示了工匠对材料的控制能力。精磨掌握得不好非但不能显出以上这些特性，还会使刃纹更加模糊。精磨具体又分为4个步骤：
①箭尾箭尾是几毫米厚的内昙片，是为了去掉上一步漏掉的磨痕，如果上一步磨得好，箭尾只用一会就可以了。
②地艳砥为黄褐色或者橙色的磨石，用地艳砥磨过后，刀身颜色变深，地肌开始显露出来。
③擦拭液是一种氧化铁在丁子油中的悬浮液。滴到刀身表面，用棉花团摩擦。它可以使刀身颜色变暗，更显出金属图案和其他细节，但用得过多会使刀身变黑。
④刃艳砥是日本刀精磨过程中所用的一种石材。用刃艳砥研磨时，首先将石材切成细薄片放在刃口部位，然后用拇指按压住细薄片在刃口部位推磨，以使淬火后刃口部位形成的纹络清晰地呈现出来，形成刃纹。
经过上述5个阶段的冶炼打造，一把武士刀才算完成。由此可见武士刀的制作包含了刀匠的无数心血。
试斩
刀制成后，为了测试其性能，有时要经过试斩，但试斩不是每把刀都要经历，只有极少数。试斩的物件一般是尸体或死囚。一刀能砍断一层尸体的称为“一胴”，两层的称为“二胴”，如此类推。历史上最高的纪录是68岁的武士中西十郎兵卫以“兼房”刀创造了“七胴”的成绩！
近代一般采取较为文明的“坚物试”，或称“荒试”，以铠甲等坚硬材料作为试斩对象。日本当代名家吉原义人也热衷于“坚物试”。将试斩结果以金字嵌入，记录试斩结果的铭文叫做“试斩铭”。
鎺钓的制作
“鎺钓”在我国有多种不同的名称，其中“吞口”是较为通用的说法，指的是刀身与护手之间的销。其功能主要是：增加与鞘口的摩擦，以加强刀在鞘内的固定，防止刀不经意的滑出鞘口；刀鞘口与鎺钓对应的位置比较宽大，收刀时便于刀尖入鞘，具有刀片入鞘的引导作用。日本刀充分考虑了实用，收刀时是眼观四方，紧盯着眼前局势的变化，收刀的动作只由双手完成，完全不用双眼，鎺钓的设计主要是为了发挥这个功能。
理论上每把刀的鎺钓都是量身定制，不能互相调换，因为每把刀的宽厚规格都不一样，不像刀镡可以随意搭配。鎺钓的材质有金、银、铜等，工艺方面也各色各样，除了精密度是绝对的要求之外，在工艺美术上也有独特的表现技法。
