目前使用的刀具材料種類很多，主要有金剛石、立方氮化硼、陶瓷、金屬陶瓷、硬質合金、高速鋼等。不同的刀具材料具有不同的性能，有其特定的應用範圍。
鉆石
可用作工具材料的金剛石有四種:天然金剛石、合成單晶金剛石、聚晶金剛石和金剛石塗層。
天然鉆石是最昂貴的工具材料。因為可以磨出最鋒利的刃口，所以主要用於超精密加工領域，如加工微機械零件、光學反射鏡、導彈和火箭中的導航陀螺儀、計算機硬盤芯片等。人造單晶金剛石工具具有良好的尺寸、形狀和化學穩定性，主要用於加工木材，如具有高耐磨Al2O3塗層的木地板。聚晶金剛石是在高溫高壓(約507MPa，上千攝氏度)下，以鈷為結合劑的金剛石粉末制成。聚晶金剛石工具具有優異的耐磨性，可用於切削有色金屬和非金屬材料，精加工矽鋁合金、硬質合金等難加工材料。
立方氮化硼
和聚晶金剛石壹樣，立方氮化硼(CBN)也是在高溫高壓下人工合成的。其多晶結構和性能與金剛石相似，具有較高的硬度和楊氏模量，導熱性好，熱膨脹小，密度小，斷裂韌性低。此外，立方氮化硼具有優異的化學和熱穩定性，幾乎不與鐵族元素反應，優於金剛石。因此，在加工黑色金屬時，經常用立方氮化硼代替金剛石。聚晶立方氮化硼(PCBN)特別適合加工硬度超過HRC45的鑄鐵、耐熱合金和黑色金屬(如發動機箱體、齒輪、軸、軸承等汽車零部件)。PCBN刀具適用於高速幹切削，能以2000 m/min以上的速度加工灰鑄鐵。PCBN刀具還廣泛應用於高速硬切削，特別是精加工汽車發動機上的合金鋼零件，如硬度在65 ~ HRC 60 ~ 65之間的齒輪、軸、軸承等。在過去，這些零件被研磨以確保尺寸精度和表面質量。
粘結相的種類和含量影響CBN的力學和熱學性能。粘結相包括鈷、鎳或碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等。CBN的粒度和粘結相類型影響其切削性能。CBN含量低(質量分數，下同，50% ~ 65%)的PCBN刀具主要用於精加工鋼(HRC 45 ~ 65)，而CBN含量高(80% ~ 90%)的PCBN刀具用於高速粗加工、鎳鉻鑄鐵的半精加工、淬火鋼、燒結金屬、硬質合金、重合金等的間歇加工。
正在開發無粘結相的CBN。通過控制合成條件，CBN顆粒更細，並且即使在高溫下，細小的CBN顆粒也具有高熱導率、極高的熱穩定性、高硬度和高強度。無粘結相的立方氮化硼有望成為下壹代刀具材料。
陶器和瓷器
陶瓷刀具材料按化學成分可分為三類:氧化鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷和sialon(復合氮化矽-氧化鋁)陶瓷。
氧化鋁基陶瓷化學穩定性好，與黑色金屬親和力小，不易粘結和磨損。氧化鋁在鐵中的溶解度僅為WC在鐵中溶解度的1/5。因此，氧化鋁基陶瓷的擴散磨損小，抗氧化能力強。然而，氧化鋁基陶瓷的強度、斷裂韌性、熱導率和抗熱震性較低。在高速切削鋼時，氧化鋁基陶瓷刀具的切削性能優於氮化矽陶瓷刀具。
與氧化鋁陶瓷相比，氮化矽基陶瓷具有較高的強度、斷裂韌性和抗熱震性，較低的熱膨脹系數、楊氏模量和化學穩定性，不易與鑄鐵粘結。因此，氮化矽基陶瓷刀具主要用於鑄鐵的高速加工。
賽隆陶瓷刀具具有高強度、斷裂韌性、抗氧化性、導熱性、抗熱震性和高溫抗蠕變性。但熱膨脹系數較低，不適合加工鋼材，主要用於粗加工鑄鐵和鎳基合金。
為了進壹步提高陶瓷刀具在加工新材料時的切削性能和耐磨性，研究人員開發了碳化矽晶須增韌陶瓷材料(包括氮化矽基陶瓷和氧化鋁基陶瓷材料)。增韌陶瓷刀具在切削復合材料和航空耐熱合金(鎳基合金等)時具有很好的效果。)高速切削，但它們不適於加工鑄鐵和鋼。
陶瓷工具的制造方法有熱壓和冷壓兩種。熱壓法是將粉狀原料在高溫高壓下壓成餅，然後切成刀片；冷壓法是將原料粉末在室溫下壓制成坯體，然後燒結成葉片。熱壓陶瓷工具質量好，是目前陶瓷工具的主要制造方法。可以制造具有復雜表面形狀或孔的冷壓陶瓷工具。
TiC(N)基硬質合金
TiC(N)基硬質合金(金屬陶瓷)具有密度低、硬度高、化學穩定性好、對鋼的摩擦系數低、切削過程中抗車轍磨損和擴散磨損能力強、耐磨性好等優點。金屬陶瓷刀具適用於碳鋼、不銹鋼和可鍛鑄鐵的高速精加工，能獲得較好的表面粗糙度。常用的金屬陶瓷有:(1)耐磨性高的TiC+Ni或Mo，斷裂韌性高的TiC+WC+TaC+Co；(2)增韌氮化鈦基金屬陶瓷；(3)具有高耐磨性和抗熱震性的基於碳氮化鈦的TiCN+NbC。
硬金屬
硬質合金是由高硬度難熔金屬化合物粉末(WC、TiC等)制成的粉末冶金產品。)，用鈷或鎳等金屬作為粘結劑壓制燒結而成。硬質合金刀具材料的問世，使切削水平有了壹個飛躍。硬質合金刀具可以實現高速切削和硬切削。為了滿足各種難加工材料的切削要求，發展了許多硬質合金加工技術，開發了多種新型硬質合金。方法是:使用高純度原料，如低雜質含量的鎢精礦和高純三氧化鎢，采用先進技術，如真空燒結代替氫氣燒結，石蠟技術代替橡膠技術，噴霧或真空幹燥技術代替蒸汽幹燥技術；改變合金的化學成分。調整合金的結構；采用表面塗層技術。新開發的硬質合金包括含鉭和鈮的硬質合金、細晶和超細晶硬質合金、含稀土元素的硬質合金等。
當粒度為0.2 ~ 1？在m的碳化鎢顆粒中加入TaC、NbC等具有較高硬度(HRA 90 ~ 93)和強度(2000 ~ 3500 MPa，最高可達5000MPa)的顆粒，可制成整體超細晶硬質合金刀具或可轉位刀片。晶粒細化後，硬質相尺寸變小，粘結相更加均勻地分布在硬質相周圍，可以提高硬質合金的硬度和耐磨性，顯著提高刀具壽命。如果鈷含量適當增加，抗彎強度也可以提高。該刀具可以高速切削鐵族材料、鎳基和鈷基超合金、鈦基合金、耐熱不銹鋼、焊接材料和超硬材料。
高速鋼
普通高速鋼是用熔煉法制造的。在對加工效率和加工質量要求越來越高的先進切削加工中，普通高速鋼的性能不足。
20世紀後期，逐漸出現了許多高性能高速鋼。新型高速鋼在普通高速鋼的基礎上，通過調整基本化學成分和添加其他合金元素，顯著提高了室溫和高溫力學性能。用作刀具材料的高性能高速鋼包括高碳高速鋼、高鈷高速鋼、高釩高速鋼和含鋁高速鋼。
粉末冶金高速鋼是將高頻感應爐熔化的鋼水用高壓氖氣或純氮氣噴射霧化，然後淬火得到細小均勻的結晶粉末，或用高壓水噴射形成粉末，將得到的粉末在高溫高壓下熱等靜壓制成粉末冶金高速鋼刀具。與傳統高速鋼相比，粉末冶金高速鋼沒有碳化物偏析和晶粒尺寸小的缺陷，因此具有高的抗彎強度和韌性，硬度高，適用切削速度高，刀具壽命長，可加工硬質工件材料。