Le katana a une taille (de lame) supérieure à deux shakus (deux fois 30,2 cm) soit 60 cm mais cette longueur peut varier selon les périodes et techniques de guerre. Il se manie généralement à deux mains, mais certaines techniques, comme la technique à deux sabres de Musashi Miyamoto, ou des techniques impliquant l’utilisation du fourreau, supposent le maniement à une main. Sa poignée (tsuka), suivant le climat politique, variait entre la largeur de deux ou trois mains. La tsuka commence par une garde (tsuba) qui protège la main, et se termine par une extrémité utilisée pour porter des coups (tsuka-gashira ou kashira). Le poids d’un katana standard varie de 800 grammes à 1 300 grammes.
Terminée en biseau, la lame du katana est traditionnellement forgée à partir d’un acier brut nommé tamahagane, transformé en acier composite. Dur pour l’enveloppe, et plus souple pour le cœur, ils sont chacun feuilletés de nombreuses fois, puis intimement soudés l’un à l’autre à la forge. Ensuite, en recouvrant d’un mélange d’argile isolant le dos et les flancs, la lame subit une « trempe sélective », qui conférera à l’arme les qualités combinées de dureté du tranchant ainsi que de résistance aux chocs pour l’ensemble. Le processus complexe de création du katana est dû à la mauvaise qualité du minerai disponible au Japon avant l’époque moderne.
L’étape suivante est le polissage, effectué à l’aide de pierres volcaniques à grain décroissant, qui affûte la lame en révélant les structures cristallines.
