明朝拥有的是是十七世纪世界上最先进的钢铁冶炼流程——那就是明朝末期的冶铁流程。这个流程的钢铁产量与质量，均为此时代的世界之最。
《天工开物》中的钢铁冶炼流程，已经到了规模化、量产化、生熟铁连续生产的地步。这是把炼铁炉与炒铁炉串联在一起，让由炼铁炉炼出的生铁液流入炒铁炉，用柳木棍搅拌，使生铁液中的碳氧化，而成熟铁。这种连续生产的工艺，已初具组合化生产的系统思想，既提高了生产效率，又减少了能耗。
简单来说，常规的炼铁法，只能炼出生铁。然后再将生铁锻打脱碳，又或者用熟铁入炉加温渗碳炼成钢(即灌钢法)。这就需要两次加热。然而在明朝时，中国发明出炒钢法，不需要冷却再次加热即可生产出钢材来，降低了燃料消耗量并大幅增加了产量。
《天工开物》里面描述的炒铁炉，实际上就是欧洲人在18世纪下半发明的搅炼炉。差别在于，欧洲的搅炼炉，通常使用熟铁棒或者钢棒搅炼，以烧去生铁中的碳，最后得到低碳熟铁。而中国使用柳木棍搅拌，搅拌的同时也会逐渐烧去柳木棍，这可以往生铁混入碳，或者说减低生铁去碳的速度。藉由这个步骤，熟练的炒铁手比较容易控制成份，可以直接炒出含碳量低于生铁，却高于熟铁的钢来，甚至有机会炒出中碳钢与高碳钢。此即称为炒钢。唯一的问题是，欧洲的搅炼炉发明的晚，但是百余年间持续发展，而中国的技术自清朝以后，几百年内不但没有多少发展，反而大幅倒退。
此时中国的铁种类定义与后来不同，这时炒铁炉，炒出来的所谓「熟铁」，是所有含碳量2%以下的铁，也就是说，根据后世的熟铁(含碳小于0.2%)与钢(含碳介于2%～0.2%)的定义，这个「熟铁」的意义同时包含了后世的熟铁与钢。只是为温度不够，不管是炒钢或炒熟铁，炒出来的都是半固态糊状钢块、铁块。
当时中国唯一还没有达到的，就是冶炼液态钢水，并因此进行精细的成份调配的程度。因为只有将钢加热到液态，才能自由且精确地控制其中的碳与其他元素的比例，百锻钢、灌钢，甚至熟铁渗碳钢等都是不可能做到精确调控的。
最后，只有炼出液态钢，才能够混合其他合金造出合金钢，并且用铸造或者卷轧的方式快速生产钢材。明朝时期的中国已经达到钢铁冶炼的世界最尖端水平，但还差临门一脚，还没有到能够把钢融化成钢水的程度、以世界的规模，要在1740年，也就是60年后，欧洲才会有更高的技术出现，从而在中国技术停滞不前甚至逐渐倒退的情况下，第一次获得了世界规模中的钢铁技术上的优势。而这就是坩埚炼钢法。
坩埚炼钢的关键在于那个坩埚，而坩埚的关键又在于他的耐火材料，或者说高温耐火砖。铁料含碳量越高，则熔点越低，而钢的含碳量比生铁低的多，起码要达到1600℃，钢料才会融化成钢水。
中国早已有坩埚了。这样的炼铁法，称为方炉，不过炼的是铁而不是钢。方炉可化铁，但是却没有办法化钢。
这可能是达不到化钢温度的关系。根据手上的《天工开物》上的图片，显示明朝炼铁炉，可以发现都是开放式的炼铁炉，虽然有人力与畜力鼓风，但是光用眼睛看就知道他的热效率不高，没有办法有效聚热与留热。
中世纪以来，中国的火炮技术的发展逐渐落后，有两个重要原因。那就是中国储藏铁矿石与煤炭的磷与硫含量都比较高。因此炼出的铸铁性脆，作为火炮的性能往往比较差，要不就是比较容易炸膛，要不就是要用较厚的管壁厚度与较大的重量。
实际上，这曾被称为明代「中国冶金技术的倒退」。
中国自古以来采用木炭炼铁。虽然在宋明之后改采煤炭炼铁，属于最先使用煤炭炼铁的国家。但其实其本质原因并不是技术的进步。而是由于北方林业资源日益枯竭，木炭的供应无法保证，只能大量采用煤炭炼铁。在中国的高磷高硫含量的煤炭影响下，就造成了铁产品质量的急剧恶化。在枪炮方面，含硫太多的铁管容易炸裂，无法保证射手的安全。这也是中国火炮落后西方的一个重要因素。
而在刀剑铠甲方面，唐朝的唐刀打造技术没有流传下来，这也是很重要的原因。
曾有人说唐刀技术是因为胡人屠杀而失传，最后仅在日本流传。这种说法虽不是没有道理，但也只是原因之一，而且还只是较不重要的那个。试想，唐人发明唐刀打造，即使真的失传，那么拥有更好条件的宋人、明人难道就不能重新发明出唐刀打造技术吗？
实际上，真正的原因是，自从宋明开始大规模使用煤炭炼铁后，虽然钢铁产量大增，但是其质量实际上是降低了。要锻打出好刀的时间与成本也因此而大增。这也就是中国古代流传的「上古流传宝刀宝剑性能比现在工匠打造得好」这种说法的主要原因了。唐朝流传下来的宝刀，性能确实比一般宋明刀剑好得多。这也就是日制武士刀曾在明朝流行的主要原因了。
至于日本的唐刀技术与武士刀工艺，虽然打造技术也是原因之一。但是真正的原因是，日本人口少，伐林数比较低，森林覆盖率较佳，因此主要还是用木炭炼铁，从而保障了其刀剑的质量。当然，日本人付出的代价就是钢铁产量比较低，这也就造成了其铠甲装备率不够普及的一个原因。中国与日本的数量与质量两种不同选择实在很难说谁比较高明。
说起来，其实本来中国应该也有方法可以解决这个方案的。那就是利用水利槌锻来提升锻造强度，进而改善使用高硫煤炭。不过中国虽然大规模运用水车水排，却从未想过发展技术上处于同一水平的水力锤锻，因此优质铁料的提供能力就比较有限了。
说到中国由于冶金技术的缺陷导致火炮技术的落后，本来这还有另一个方案可以解决：19世纪以前，包含东亚与欧洲，大部分的火炮，特别是陆军火炮都是铜铸的，青铜或者黄铜。可中国偏偏也缺铜，是个有名的贫铜国。如果要大造铜炮，则必须尽早把菲律宾占下来。而即便如此，铜价也肯定比铁价昂贵，财政上很难承担。因此这并不是一个好方法。
实际上，16世纪英国也有这个问题，因此全力发展铁炮。并使英国铁炮有接近铜炮的性能，使此时的英国铁炮在欧洲，其价格甚至相当于欧洲自制铁炮的四至五倍。但实际上英国的铁炮性能好的原因，也是因为采取作弊的方法：他们不采用当前欧洲流行的煤炭炼铁法，而是全用木炭炼铁造炮，从而保证了铁炮的性能。而代价就是英国的森林被砍伐过度，森林覆盖率极低。直到十八世纪，英国开始采用焦煤炼铁，才部份缓解了这个问题。但是最终要到19世纪下半，发明了脱硫脱磷的方法，才真正彻底解决这个问题。
