土置き
加熱した刀身を水などで急激に冷やす「焼き入れ」の準備として、平地用、刃紋用（刃文用）、鎬地用の3種類の焼場土（やきばつち）を刀身に盛る「土置き」を行なう。平地に平地用の焼場土を均一に薄く塗り、刃紋に筆で刃紋用焼場土を描く。最後に刃紋から棟までを鎬地用焼場土を厚く盛る。鎬地の焼場土を厚くすることで、焼き入れでの急冷時に刃側はすばやく冷やされ十分に焼きが入り、棟の側は比較的緩慢に冷えるために焼きはそれほど入らなくなる。焼きによって容積が膨張しながら硬くなり、日本刀独特の刃側が出っ張った湾曲を生む。棟の側は膨張が少なく硬度より靭性に富んだ鋼となり硬いが脆い刃側の鋼を支える機能を担う。
焼き入れ
通常、刀匠は焼き入れの時には作業場の照明を暗くして、鋼の温度をその光加減で判断する。土置きした刀身を火床に深く入れ、先から元まで全体をむらなく800℃程度にまで加熱する。加熱の温度は最も重要であり、細心の注意を払って最適の加熱状態を見極め、一気に刀身を水槽に沈め急冷する。刀身は前述の通り水の中で反りを生じ、十分な冷却の後に引き上げられ、荒砥石で研がれ焼刃が確認される。その後、刀身は炭の火焔にあぶられて「焼き戻し」が行なわれる。これが「合取り」（あいとり）と呼ばれる作業である。「合取り」を行うことによって、刃に適度な柔軟性を与える。反りは横方向にも少し生じるので木の台で小槌を使い修正する。なかごも焼きなまして形を整える。
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焼き入れにより、刀の表面にはマルテンサイトと呼ばれる非常に固い組織が現れる。マルテンサイトの入り方によって、肉眼で地鉄の表面に刃文が丸い粒子状に見えるものを錵（にえ）又は沸（にえ）と呼び、一つひとつの粒子が見分けられず細かい白い線状に見えるものを匂（におい）と区別する。
水以外にも、油で焼きを入れる事などが他の刃物類では有り、日本刀の場合では戦中の軍刀などで行われた事が有るが、現在では油で日本刀に焼きを入れる事が行われる事は少ないと思われる（注！文部科学省の定める現代日本刀の定義は、あくまで水焼きである。油焼きは銃刀法違法となる）。油で焼きを入れると急冷しないため刃切れ等の失敗は少ないが、柔らかい鋼組織となり、良く切れず、切れもちしない。また、全て匂い出来となる。刃文に冴えを出せず斬れ味は別（斬れないし、切れもちがわるい）として、美術工芸品を志向する現代刀には不向きだからである