Rostbildung bei Cortenstahl entsteht durch die Kombination von Eisen, Wasser und Sauerstoff. Es bildet sich eine stabile Rostschicht (Patina) unter dem Einfluss wechselnder nasser und trockener Bedingungen. Dies geschieht insbesondere an Stellen, wo ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Im Boden verläuft dieser Prozess viel langsamer, da dort weniger Sauerstoff verfügbar ist.
Cortenstahl wird in einer grauen Metallfarbe geliefert und ist bei Erhalt also noch nicht vollständig verrostet. Manchmal sind bereits kleine Rostflecken sichtbar, aber sobald das Produkt im Freien steht, beginnt der Rostprozess von selbst – in der Regel innerhalb von zwei Wochen bis Monaten. Der gesamte Prozess dauert ein bis zwei Jahre und resultiert in einer robusten, schützenden Rostschicht mit einer warmen Ausstrahlung.