Конструкция катаны - сложная для меча.
Перед кузнецом, изготавливающим меч, издавна стояла задача создать оружие острое и одновременно долгое время сохраняющее боевые качества, не теряющее остроты, не ржавеющее и не ломающееся.
В зависимости от содержания углерода в стали и закалки у него мог получиться меч с высоким показателем мартенсита, следовательно, очень твёрдый и долго сохраняющий остроту, однако хрупкий и ломкий. И наоборот, клинок из более мягкой стали затупляется быстрее.
Данное затруднение преодолевается путём применения многослойной конструкции.
Сочетание жёсткого лезвия и эластичной основы придаёт металлу катаны чрезвычайную вязкость и одновременно долговременную остроту.
В традиционной технике внутренний слой изготавливается из низкоуглеродистой стали и покрывается твёрдой высокоуглеродистой сталью, которая образует верхний слой: кузнец складывает U-образно длинный узкий брусок твёрдой стали и вваривает в него брусок из мягкой стали.
Из полученного комбинированного бруска выковывается заготовка меча, причём закрытая сторона «U» впоследствии станет лезвием. Такая комбинированная заготовка больше не подвергается складыванию.
В других конструкциях встречаются иные сочетания: например, твёрдая сталь вкладывается в U-образную заготовку из мягкой стали, либо твёрдая сталь лезвия комбинируется с мягкой сталью задней стороны и сталью средней твёрдости, из которой изготовлены две дополнительные боковые вкладки.
Встречаются многочисленные усложнённые техники, впрочем, не гарантирующие более высокого качества. Они практикуются большей частью кузнецами невысокого класса, которые таким образом стремятся обойти трудный процесс закалки.
Очень короткие клинки иногда делаются из одного вида стали (мономатериал).
Более крупные образцы требуют усложнённой конструкции.
- Мару — самая дешёвая из всех конструкций, используемая также для танто или ко-вакидзаси; подобные одинарные клинки не подвергаются дифференцированной закалке и состоят из одного-единственного сорта стали.
- Кобусэ — упрощённая конструкция меча, которая из-за невысокой стоимости имела вплоть до Второй мировой войны широкое распространение в военных конфликтах, требовавших больших объёмов оружия.
- Хонсаммай — наиболее распространённая конструкция. Боковые части усилены дополнительными пластинами из стали средней твёрдости. Меч отличается высокой прочностью и имеет то преимущество, что обратная сторона лезвия (обух) не закалена и не даёт ему сломаться. На некоторых старых мечах заметны подобные следы от ударов.
- Сиходзумэ — конструкция, похожая на хонсанмаи, у которой задняя часть лезвия защищена жёсткой железной полосой.
- Макури — упрощённая конструкция, у которой сердцевина из мягкого железа целиком спрятана в оболочку из твёрдой стали.
- Вариха тэцу — простая, но очень гибкая конструкция.
- Орикаэси саммай — слегка усовершенствованная форма хонсанмаи.
- Гомай — немного необычный вариант с сердцевиной из твёрдого железа, которую окружает средний мягкий слой, в свою очередь покрытый слоем твёрдой стали.
- Сосю китаэ — одна из наиболее сложных конструкций, имеющая семь слоев стали. Практиковалась кузнецом Масамунэ, считается образцовой работой.
