יציקות ברזל יצוק אפור מורכבות בעיקר מברזל (Fe), המהווה את הרוב המכריע של המסה שלהן, לצד כמויות ספציפיות של פחמן (C) וסיליקון (Si). פחמן הוא מרכיב המפתח הקובע את מבנה המיקרו של החומר; קיים בריכוזים גבוהים יחסית, הוא נופל בדרך כלל כגרפיט, ויוצר את המבנה האופייני של פתיתי גרפיט של ברזל יצוק אפור.
בנוסף לברזל, פחמן וסיליקון, ברזל יצוק אפור מכיל יסודות כמו מנגן (Mn), גופרית (S) וזרחן (P). מנגן משמש להגברת החוזק ומתחבר עם גופרית כדי למתן את ההשפעות המזיקות של האחרון. גופרית נחשבת בדרך כלל כטומאה מזיקה הפוגעת הן בתכונות היציקה והן בתכונות המכניות, המחייבת בקרה קפדנית על תכולתה. זרחן יכול לשפר את הנזילות בטווח מסוים, אך רמות מוגזמות מגבירות את שבירות החומר.
כדי לעמוד בדרישות ביצועים ספציפיות, ניתן להוסיף לברזל יצוק אפור כמויות קטנות של יסודות מתג-כגון כרום (Cr), נחושת (Cu) וניקל (Ni) כדי לשפר את העמידות בפני שחיקה, חוזק או קורוזיה. ברזל יצוק אפור סגסוג כזה משמש לעתים קרובות עבור רכיבים מכניים או חלקים עמידים- בפני שחיקה הכפופים לתנאי הפעלה תובעניים.
בסך הכל, התכונות של ברזל יצוק אפור אינן נקבעות על ידי אלמנט אחד אלא נובעות מהשפעה המשולבת של שווה ערך הפחמן והאיזון בין היסודות המרכיבים השונים. על ידי שליטה קפדנית ביחסי הקומפוזיציה, ניתן להגיע לאיזון אופטימלי בין מאפייני היציקה לתכונות מכניות.