Изготовление из металла шлака, который в процессе плавления выходит из него и впитывается глиной и золой. После этого куски стали раскаляют, чтобы дать им соединиться друг с другом. Затем полученный блок проковывают молотом: его расплющивают и складывают, затем снова расплющивают и опять складывают — и так удваивают количество слоев (при 10 складываниях 1024 слоя, при 20 — 1048576) Таким образом углерод распределяется равномерно в заготовке, благодаря чему твердость клинка в каждом его участке будет одинаковая. Далее в блок из тамахаганэ требуется добавить более мягкую сталь, чтобы меч не сломался при больших динамических нагрузках. В процессе ковки, длящейся несколько дней, блок вытягивается в длину и путем композиции полос с различной твердостью создается структура клинка и его первоначальная форма. После этого наносится слой жидкой глины — для предотвращения перегрева и окисления. На режущей части клинка формируется рисунок — хамон. Этот рисунок принимает свой окончательный вид в момент закалки меча и проявляется в процессе полировки. Хамон — это отличительный знак мастера, по которому можно увидеть, кто меч изготовил. Далее следует закалка: меч разогревается до температуры около 840—850 С и быстро охлаждается, вследствие чего атомная структура переходит в состояние мартенсит и меч приобретает чрезвычайную твердость. Так же при закалке меч самопроизвольно изгибается, причем степень и вид изгиба строго индивидуален и зависит от способа погружения в охлаждающую жидкость. После осуществляется долгий процесс придания клинку окончательной формы, заточки и полировки, которую полировщик проводит с использованием камней различной зернистости(до 9 ступеней). При этом мастер уделяет особое внимание достижению идеально плоских поверхностей и строгих углов граней между сопрягаемыми поверхностями. В конце заточки мастер работает очень маленькими камнями-пластинками, которые он держит одним-двумя пальцами или специальными дощечками. С особой тщательностью проводится проявление всех деталей и особенностей хада. В некоторых случаях, в особенности современными мастерами, на не закаленных частях клинка наносится гравировка декоративного характера преимущественно буддийской тематики. После полировки и декорирования рукояти, на которое уходит еще несколько дней, катана готова.

Сталь
По традиции японские клинки делаются из рафинированной стали. Процесс их изготовления уникален своей "традиционностью" (согласно Псевдо-Аристотелю, именно с таким сырьем имели дело изобретатели металлургии железа - халибы) и обусловлен применением железистого песка, который очищается под воздействием высоких температур для получения железа с более высокими показателями чистоты. Из железистого песка добывается сталь. Раньше процесс осуществлялся в печи татара (прямоугольной сыродутной печи). Полученная из песков крица по составу неоднородна, доля углерода в нем колеблется от 0,6 до 1,5 %. Для клинка же требуется сталь с неизменным процентом углерода (приблизительно 0,6—0,7 %). Чтобы полностью очистить металл и добиться требуемого и равномерного содержания в нем углерода, была разработана специальная техника складывания, высокая эффективность которой сопоставима с ее трудоемкостью. Особенностью железистого песка является низкое содержание серы и фосфора, которые способствуют сегрегации (нарушению кристаллической структуры стали) и потому нежелательны. По той же причине во время ковки используется малосернистый древесный уголь.
Сначала стальные осколки перековываются в слитки, которые в свою очередь раскаляются, складываются по длине и ширине и посредством ковки снова возвращаются к прежней форме.
В процессе ковки происходит угар стали, вследствие чего металл теряет в весе. Одновременно из-за окисления уменьшается доля углерода. Для контроля над этими процессами во время ковки соединяются слитки с разным содержанием углерода. После многократного сложения стали образуются многочисленные тончайшие слои, которые после специальной полировки и заточки становятся заметны на поверхности лезвия.

Данная методика служит исключительно для очистки стали, достижения однородности ее структуры и регулирования содержания углерода. Мнение, что хорошая катана должна состоять из как можно большего числа слоев стали, ошибочно. В зависимости от качества тамахаганэ и желаемого процента углерода слиток перековывается от 10 до 20 раз. Кузнец (как, например, Канэнобу или кто-то из его рода) повторяет цикл столько раз, сколько необходимо для получения однородного слитка с требуемыми характеристиками. Излишнее растягивание этого процесса размягчает сталь и ведет к дальнейшим потерям металла из-за угара.

У заводских катан времен Второй мировой войны сталь обычно содержит от 95,22 до 98,12 % железа и 1,5 % углерода, благодаря чему сталь имеет высокую твердость. Дополнительно в ней содержится некоторое количество кремния, придающего клинку высокую гибкость и высокую ударную вязкость. В умеренных количествах (в зависимости от места добычи сырья) могут присутствовать медь, марганец, вольфрам, молибден, а также случайные вкрапления титана.
Не всякая сталь годится для изготовления меча. Оригинальный кованый меч сделан, в отличие от дешевых копий, не из нержавеющей стали класса 440А, то есть инструментальной стали, полученной путем прокатки, имеющей твердость по шкале Роквелла 56 HRC и непригодной, как материал для катаны. Кроме того, настоящий меч не имеет волнообразной заточки, гравировки или протравки, имитирующей хамон. Степень твердости, свойственная оригиналам, достигается только путем специальной обработки металла (см. мартенсит). В процессе ковки также формируется кристаллическая структура стали. Закалка режущей стороны до 62 HRC в сочетании с эластичностью гарантирует высокое качество японских клинков. Благодаря высокой твердости (60—62 HRC) меч долгое время сохраняет остроту. Исключительная режущая способность в направлении, перпендикулярном плоскости лезвия (в отличие от резки в продольном направлении — наподобие пилы, которая двигается вдоль своей продольной оси), принцип которого задействован также в процессе бритья, то есть, когда лезвие двигается под прямым углом строго перпендикулярно своей плоскости, объясняется использованием чистого карбида железа, благодаря которому при заточке достигается очень малая толщина лезвия без зазубрин. Карбид железа (цементит) образуется, как правило, в ржавеющей стали, в то время как высокотехнологичная нержавеющая сталь не дает такого гладкого лезвия без зазубрин. Однако эти микроскопические зазубрины превращают лезвие в подобие миниатюрной пилы, что является преимуществом такого оружия при условии применения соответствующей техники боя. Уже викинги в эпоху раннего Средневековья искусно владели техникой многослойной проковки стали для мечей; в ходу были весьма эффектные дамасские клинки, по форме не имеющие ничего общего с японскими. Франки также изготавливали хорошую сталь, которая не нуждалась в складывании для достижения однородности. В плане технологического сталелитейного и кузнечного процесса, нацеленного на требуемые свойства материала, и особенностей обработки поверхности японские стальные изделия не имели сходства с европейскими, что обусловлено принципиально разными боевыми техниками и различиями в конструкции доспехов.

Закалка
Так же как и западные кузнецы Средневековья, применявшие зонную закалку, японские мастера закаляют клинки не равномерно, а дифференцировано. Зачастую клинок изначально имеет прямую форму и получает характерный изгиб в результате закалки, дающей лезвию твердость 60 по Роквеллу, а задней части меча — лишь 40 единиц. В основе закалки лежит изменение кристаллической структуры стали: за счет быстрого охлаждения раскаленного металла (обычно оно происходит в ванне с водой) аустенит превращается в мартенсит, имеющий больший объем. Из-за этого режущая часть меча растягивается и меч изгибается. Изогнутый меч имеет то преимущество, что он лучше режет и обеспечивает более эффективный удар. Поэтому такой тип получил широкое распространение.

Перед закалкой меч покрывается смесью из глины и угольного порошка (могут содержаться и другие ингредиенты). На лезвие наносится более тонкий слой, чем на другие участки меча. Для закалки лезвие нагревается сильнее, чем задняя часть. При этом важно, чтобы, несмотря на разницу температур (например, 750—850 °C), меч в поперечном сечении и обратная сторона нагревались равномерно. Во время охлаждения в теплой воде лезвие, нагретое сильнее остальных частей, остывает быстрее и получает более высокое содержание мартенсита, чем другие участки меча. Граница этой узкой зоны (хамон) хорошо заметна после закалки и полировки меча. Она представляет собой не линию, а довольно широкую зону (здесь перепутаны якиба ("обожженное лезвие") - собственно закаленная часть клинка, и хамон - узкая линия, отделяющая закаленную часть от незакаленной.).

Некоторые кузнецы придают хамону более замысловатую форму, нанося глину волнообразно, неравномерно или узкими косыми линиями. Полученный таким образом рисунок хамона служит для идентификации принадлежности меча к определенной кузнечной школе, но, как правило, не является показателем качества. Можно встретить весьма высококачественные клинки с прямым, шириной не более миллиметра, хамоном, равно как и экземпляры с очень волнистым рисунком, считающиеся грубой работой, и наоборот. Хамон с множеством узких «волн» образует в мече узкие эластичные участки (аси), препятствующие распространению трещин в металле. Однако в случае образования поперечной трещины меч становится непригодным к использованию.
Варьируя длительность и температуру нагрева, предшествующего охлаждению, кузнец может добиться и других эффектов на поверхности меча (например, ниэ и ниой — характерные мартенситные образования различного размера).

За закалкой (нагревом и охлаждением) следует отпуск — нагрев закаленного изделия в печи с последующим медленным охлаждением. При температуре около 200 °C происходит снятие внутренних напряжений в металле, благодаря чему достигается необходимый баланс твердости и вязкости.

Термическая обработка — весьма тонкий этап в изготовлении катаны, и даже опытный кузнец может потерпеть здесь неудачу. В этом случае меч заново закаляется и отпускается. Однако процесс можно повторять лишь ограниченное число раз: если все попытки провалились, остается лишь выбросить неудачный клинок и приниматься за отливку новой заготовки.
Сочетание жесткого лезвия и эластичной основы придает металлу катаны чрезвычайную вязкость и одновременно долговременную остроту.
Катана по истине идеальное оружие Японии.