Nel suo senso moderno e generale, la metallurgia è la scienza che studia le proprietà chimiche e fisiche dei metalli, compreso il loro comportamento quando vengono utilizzati per scopi industriali culturalmente utili. Il termine si riferisce spesso alle procedure utilizzate nell’estrazione dei metalli dal minerale, nonché ai processi relativi alla purificazione dei metalli e alla produzione di leghe. Si riferisce anche al mestiere di realizzare oggetti culturalmente utili in metallo o alla lavorazione dei metalli. La pratica della lavorazione dei metalli è stata effettuata nel corso di migliaia di secoli.
Le prove di questa scienza e arte risalgono a circa 6,500 anni. Il rame, lo stagno, l’argento e il ferro meteorico, usati dagli egiziani per fabbricare armi, subirono tutti una qualche forma di processo di lavorazione dei metalli in varie culture antiche. Le prime prove di una tecnologia metallurgica standard apparvero durante l’età del bronzo, iniziata intorno al 3,500 aC, quando si scoprì che riscaldando e combinando rame e stagno si poteva creare una lega di bronzo. L’età del ferro iniziò intorno al 1,200 aC quando gli Ittiti scoprirono come estrarre il ferro dal minerale e lavorarlo per promuovere i loro obiettivi culturali. Georg Agricola, considerato il padre della metallurgia, delle dettagliate procedure di estrazione del minerale e dei metalli, nonché di altri aspetti della scienza, nel suo libro del XVI secolo, De re metallica.
La metallurgia moderna è divisa in due sottotipi. La metallurgia di processo si riferisce alle fasi coinvolte nella produzione di metalli, nella maggior parte dei casi, da solfuri o ossidi, per poi raffinarli nella loro forma ridotta mediante elettrolisi o ossidazione selettiva delle impurezze. La metallurgia fisica studia la struttura dei metalli, in base alla loro composizione e trattamento, e come questa struttura è correlata alle loro proprietà. Si occupa anche dei principi scientifici e delle applicazioni ingegneristiche impiegate nella fabbricazione e nei trattamenti dei metalli e di come i prodotti in metallo resistono ai loro usi industriali.
Gli ingegneri metallurgici utilizzano diverse forme di test sui metalli. In questo modo, possono fare ipotesi quantificate sulla forza di un metallo. Questi test hanno lo scopo di determinare proprietà come durezza del metallo, resilienza e resistenza alla trazione, per citarne alcuni.
In generale, i metalli elementari, nella loro forma nativa pura, sono troppo teneri per usi industriali. Ecco perché la scienza della metallurgia tende a concentrarsi sulla produzione di leghe, in cui i metalli sono combinati insieme o con non metalli. Acciaio e ghise sono esempi di leghe ferro-carbonio. Alluminio, rame, ferro, magnesio e zinco sono i metalli più utilizzati, solitamente nelle loro forme di lega.