Rostbildning på Cortenstål uppstår genom kombinationen av järn, vatten och syre. Det bildar ett stabilt rostskikt (patina) under påverkan av växlande fuktiga och torra förhållanden. Detta sker särskilt på platser där det finns tillräckligt med syre. I jorden sker denna process mycket långsammare, eftersom det finns mindre syre tillgängligt där.
Cortenstål levereras i en grå metallfärg och är vid mottagandet alltså inte helt rostigt. Ibland är redan små rostfläckar synliga, men så snart produkten står utomhus, startar rostprocessen av sig själv – vanligtvis inom två veckor till månader. Den fullständiga processen tar ett till två år och resulterar i ett robust, skyddande rostskikt med en varm utstrålning.