根據基體元素種類，高溫合金主要可分為鐵基、鎳基、鈷基。鐵基高溫合金又稱作耐熱合金鋼，它以鐵作為基體，同時加入少量的鎳、鉻等元素；鎳基高溫合金以鎳作為基體，含鎳量在一半以上，適用于 1000℃以上的工作條件，采用固溶、時效的加工過程，可以使其抗蠕變性能和抗壓抗屈服強度大幅提升；鈷基高溫合金以鈷為基體，鈷含量約 60%，同時需要加入鉻、鎳等元素來提升高溫合金的耐熱性能，雖然這種高溫合金耐熱性能較好，但由于鈷資源相對匱乏，且加工比較困難，因此用量不多。
根據材料成型方式，高溫合金可分為鑄造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金。鑄造高溫合金可細分為普通鑄造合金、單晶合金、定向合金等，粉末高溫合金可細分為普通粉末冶金和氧化物彌散強化高溫合金。就應用范圍而言，變形高溫合金應用最廣泛，用量約占 70%，鑄造高溫合金約占 20%，粉末高溫合金約占 10%。
熔煉從源頭提高高溫合金純凈度，目前多采用三聯工藝。熔煉是嚴格控制高溫合金化學成分，保證其具有優異質量水平的重要工藝過程。國內外變形高溫合金和粉末高溫合金母合金的熔煉工藝主要有真空感應熔煉（VIM）、電渣重熔（ESR）和真空自耗（VAR）。為了進一步提高合金質量，目前多采用 VIM+ESR+VAR 的三聯工藝以擴大高溫合金定型、消除低倍缺陷，進而改善合金組織性能。
