如前所述，單純依賴于改變整體化學成分和整體熱處理的途徑提高工具的耐磨性是有局限的，而用物理氣相沉積、化學氣相沉積、離子注入或化學鍍等方法在工具表面形成超硬薄膜涂層，可以大幅度提高工具的耐磨性和降低摩擦系數，大幅度提高工具的壽命。

早在20世紀60年代末和70年代初，TiC、TiN、TiC-TiN涂層硬質合金刀片相繼面市，70年代和80年代出現性能更好的第二代TiC-Al₂O和第三代TiC-Al₂O-TiC等多種復合涂層硬質合金刀片，此后氣相沉積技術發展迅速。涂層材料有TiN、ZrN、HfN、TaN、NbN、CrN、CBN、Si₃N₄、TiC、ZrC、Cr₇C₃、SiC、Ti（C，N）、TiC（B，N）、Ti（Al，N）、β-C₃N₄金鋼石等以及各種復合涂層，可涂覆在高速鋼、模具鋼、硬質合金、鋼結硬質合金的基體材料上，使刀具、模具壽命提高幾倍至幾十倍^[12]，目前已經在大規模生產上廣泛使用，并已成為刀具制造業中的主流。涂層的種類很多，當前納米涂層和復合涂層的展也很快。