鎳基高溫合金主要以鎳為基，一般含有約6%~20%的Cr，5%~20%的Co。根據成分不同，人們又把其稱作鎳-鉻基高溫合金或鎳-鉻-鈷基高溫合金。和上述的鐵-鎳基高溫合金一樣，根據不同強化類型又可分成固溶強化型合金和γ'強化型合金。

固溶強化型鎳基高溫合金：它含有大量的鎢和鉬強化固溶體，一般來說，鎢和鉬可達13%~20%。此外，還添加微量硼、鈰和鋯，以便強化晶界。合金的含碳量在0.05%~0.10%范圍內，它和相應的鐵-鎳基合金有同樣的用途，而使用溫度可在900~1000℃范圍之內。這類合金主要以變形合金為主。

  金屬間化合物強化的時效硬化型鎳基合金： y'-Ni?Al強化型合金，它含有大量的鋁、鈦、鈮和鉭，其總含量最多可達16%。鎢、鉬之和在3%~20%之間。此外還含有硼、鈰 、鋯和鉿等元素強化晶界和枝晶間。大部分鑄造鎳基高溫合金是以γ'強化的，有部分變形鎳基高溫合金亦屬此類。這類合金多用于渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤和其他高溫部件，可在較高的溫度(750~1100℃)范圍使用