Rustdannelse på Cortenstål opstår ved kombinationen af jern, vand og ilt. Det danner et stabilt rustlag (patina) under indflydelse af skiftende fugtige og tørre forhold. Dette sker især på steder, hvor der er tilstrækkeligt med ilt. I jorden foregår denne proces meget langsommere, fordi der er mindre ilt tilgængeligt.
Cortenstål leveres i en grå metalfarve og er derfor ikke helt rustet ved modtagelsen. Nogle gange er der allerede små rustpletter synlige, men så snart produktet står udenfor, starter rustprocessen af sig selv – normalt inden for to uger til måneder. Den fulde proces tager et til to år og resulterer i et robust, beskyttende rustlag med en varm udstråling.