要求具有较高的屈服强度、抗拉强度和疲劳强度，还有足够的塑性和韧性。
一般采用电弧炉和氧气顶吹转炉冶炼，要求高的采用炉外精炼、电渣重熔或真空处理、真空感应炉冶炼或双真空冶炼、合适的热处理。
这类钢的合金元素含量都相当高，主要有耐蚀钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢以及具有其他特殊物理和化学性能的特殊钢。
合金结构钢广泛用于船舶、车辆、飞机、导弹、兵器、铁路、桥梁、压力容器、机床等结构上。
合金结构钢比碳素钢有更好的力学性能，特别是热处理性能优良。
其牌号通常是以“数字+元素符号+数字”的方法来表示。牌号中起首的两位数字表示钢的平均含碳量的万分数，元素符号及其后的数字表示所含合金元素及其平均含量的百分数。

在制造直径小于50毫米的重要零件时可作40Cr钢的代用钢。 5 45Mn2 用作在较高应力与磨损条件下的零件，如万向接头轴、车轴、连杆盖、摩擦盘、蜗杆、齿轮、齿轮轴等调质或正火零件，制作直径<60mm的零件时可替代40Cr钢。 6 50Mn2 在调制状态下，制造高应力及磨损条件下工作的零件，制造直径<80mm的零件时可代替45Cr钢；也可在正火及高温回火后使用，制作中等负荷，截面尺寸较大的零件。例如重型机械中的主轴、轴及大型齿轮；汽车上的传动花键轴以及承受冲击负荷的心轴；一般机械上用作齿轮、蜗杆、齿轮轴、曲轴、连杆等。也可作板簧及平卷簧，在制造80mm以下的零件时，钢的性能与40Cr钢相似。

合金结构钢一般分为调质结构钢和表面硬化结构钢。
①调质结构钢 这类钢的含碳量一般约为0.25%~0.55%，对于既定截面尺寸的结构件，在调质处理(淬火加回火)时，如果沿截面淬透，则力学性能良好，如果淬不透，显组织中出现有自由铁素体，则韧性下降。对具有回火脆性倾向的钢如锰钢、铬钢、镍铬钢等，回火后应快冷。这类钢的淬火临界直径，随晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn钢约为30~40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV钢则约为 60~100mm，常用于制造承受较大载荷的轴、连杆等结构件。
②表面硬化结构钢 用以制造表层坚硬耐磨而心部柔韧的零部件,如齿轮、轴等。为使零件心部韧性高,钢中含碳量应低，一般在0.12~0.25%，同时还有适量的合金元素，以保证适宜的淬透性。