La cementita, a diferencia de las fases del acero vistas hasta ahora, no es una solución sólida, sino un compuesto intersticial de carbono en hierro con estructura ortorrómbica y un contenido en carbono del 6.69%. La mayor fortaleza de su enlace hace que sea más duro y frágil que la ferrita, y que la austenita.
En los aceros, la cementita libre (no asociada con otras fases) suele aparecer en los aceros hipereutectoides formando una red continua enmarcando una estructura formada por colonias de perlita. A este tipo de cementita se le conoce como cementita secundaria. También, aparece como consecuencia de una precipitación en estado sólido en aceros con muy poco carbono, como consecuencia de la disminución de la solubilidad del mismo por debajo de la temperatura de transformación eutectoide. A esta se la denomina cementita terciaria.
La cementita no libre aparece asociada a la ferrita, formando perlita, adoptando una disposición de láminas alternas de una y otra fase.