En general, las fundiciones grises tienen un porcentaje en masa de carbono entre el 2.5% y el 4%. Suelen añadírseles, además, elementos grafitizantes que dificultan la combinación del carbono con el hierro para formar Fe3C y, por tanto, promueven la aparición de carbono libre, en forma de grafito, C(gr). Tanto el Si como el P son elementos grafitizantes, y suelen encontrarse en las fundiciones grises en porcentajes que oscilan entre el 0.5% y el 3.5% para el caso del Si, y entre el 0.8% y el 1.5%, para el P. En cuanto a la evolución microestructural de las fundiciones grises, durante su enfriamiento, entre la línea de líquidus y la correspondiente a la transformación eutéctica, comienza a formarse austenita (γ). A la temperatura eutéctica el líquido remanente se transforma en el eutéctico γ + C(gr), donde el grafito aparece en forma de laminillas curvadas. Posteriormente, el control del ritmo de enfriamiento durante la transformación eutectoide permite obtener fundiciones grises con diferentes propiedades.
Si el enfriamiento en la zona de la transformación eutectoide es lento, se favorece que la fase γ se transforme en α + C(gr). El grafito se unirá al ya formado durante la transformación eutéctica, de modo que la fundición gris, a temperatura ambiente, está compuesta por una matriz de ferrita (α) en la que se dispersan laminillas de grafito. Un material con esta microestructura se denomina fundición gris ferrítica.
Si por el contrario, el enfriamiento durante la transformación eutectoide es rápido, se promueve la aparición de la fase metaestable (cementita); es decir, se favorece la transformación γ → α + Fe3C. Así, la estructura de la fundición estará constituida por una matriz de perlita con laminillas de grafito y, por esto, se denomina fundición gris perlítica.