在很早的时候，日本刀就采用了夹钢工艺，通俗的理解，就是将刀背、刀身、刀刃用不同的钢材进行打造，使其能够在保持刀刃锋利的情况下依然保持自身的强度。而且在上文中所提及的打造工艺只是雏形而已，并非是真正意义上的日本刀，在日本被称为“丸锻”、“割刃铁”或“数打物”(即一天可以制作数把之刃)。但由于此类刀具容易折断,尚不能算是制作完成的刀具。其后必须专门为其制作刀体，刀体不能用纯钢，因为钢虽然坚硬，但很容易折断，而要辅助熟铁混合打造。
经过组合后既不易弯、又不易折。根据西方学者考证，这种独特的工艺形成于10世纪末，与现在工艺中的焊接花纹钢的技术稍有不同。为了区别，而被称为复合刃或者套夹刃。日本刀剑刃之常用组合防范有三合，(即将钢夹于上下两层铁之间)与卷合(即以铁为心，外包以钢)。比较细致的则有“本三枚合”(以铁为刃背、钢为刃口而夹于两层铁之间)、“四方诘”(以一条铁料为干，左、右分别以铁条、钢条为刃背、刃口，上下再加铁)、“五枚合”(基本结构与卷合相同，纬度在心材与钢之间再加一层中间层)。也有在刃易折部位(如柄部)特别加用铁料的。刃料组合必须在炽热状态下进行，将不同性质的材料经不同的打延方式融合为一体，并且必须保证全刃质地均匀。经过锉磨与淬火才是一把标准的日本刀。
稍带一提，淬火工艺也相当复杂，由于刀体由不同材料组合而成，如果象普通铁匠一样将刀随便丢入火里，会导致刀身部分材料之间渗透，而使刀失去原本的特性。所以必须加入相当复杂的敷土工艺。简单说也就是在不同材料上敷以不同厚度的泥土来保持刀身受热均匀。不会产生前面所说的不良效果。同样由于各家制刀工艺不同，所以在淬火完成后刀身上都会显露出完全不同的花纹类型。
在淬火之后就是最后的工序“磨砺”，也就是俗称的“开锋”，由于刀的使用场所不同，所以按照特定的需求加以磨砺。刀锋薄利的适合于暗杀，但是遇到铁甲一类的容易缺口，锋口厚的的是战场用刀，但很难砍入毛皮之类的软甲中。而这道工序由专门的磨砺师完成。在磨砺完成之后，由专门的装鞘师装上临时的刀柄进行测试。类似现在的产品检验，最后才算是成品。
经过如此复杂的工序后。其锋利程度可想而知。在历史记载中，丰臣秀吉征高丽时，高丽武士及中国士兵的刀剑悉数被日本刀削断砍折。在《明史》中戚继光麾下士兵的刀剑也常为倭寇所断。可见其巨大的威力及持久性。