高炉炼铁是一个复杂的过程。它使用的原料有铁矿石、石灰石和焦炭。在高炉内发生的反应主要分三部分，第一部分是制备还原剂的过程，第二部分是冶铁的主要原理，第三部分是除去杂质，形成炉渣的过程。但高炉冶炼出的铁并不纯，还含有少量的杂质，因此被称为生铁。

炼铁时将原料铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例分层加入高炉（炼铁炉）中，被热风炉加热过的大量富氧空气从进风口吹入高炉，使焦炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再与上层炽热的焦炭反应还原成一氧化碳。

一氧化碳从炉顶加入并与不断下降的铁矿石发生反应。其中铁的氧化物逐步被还原成液态的铁，俗称铁水。被还原出来的液态铁积累到一定程度后，由炉底放出。

而炼铁时加入的石灰石起造渣作用，目的是使铁矿石中熔点很高的脉石（其主要成分是二氧化硅）与石灰石反应，生成浮于铁水之上的硅酸钙等，形成炉渣而与铁水分离。