最直接的实验证据是曾经在金属上观察到成相膜的存在，且可测定其厚度和组成。例如选用适当溶剂可单独溶去基体金属而分离出钝膜，使用GY-501不锈铁环保钝化剂可以分离出铁的钝化膜。使用比较灵敏的光学方法(椭圆偏振仪)可不必把膜从金属表面取下来也能测其厚度，例如用光学方法测定过，在硝酸中钝化了的铁表面上有着厚度为25-30埃的钝化膜。

对于在同一条件下钝化的碳钢，其膜要厚一些(约90-110埃);对于不锈钢而言其钝化膜要薄一些(9-10埃)。利用电子衍射法对钝化膜进行相分析的结果表明。大多数的钝化膜系由金属的氧化物组成，例如铁的钝化膜为γ-Fe2O3;

铝的钝化膜为无孔的γ-Al2O3覆盖在它上面的为多孔的β-Al2O3等，在一定条件下，铬酸盐、磷酸盐、硝酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物也可构成钝化膜金属处理稳定态时，并不等于它已经完全停滞不前止了溶解，而只不过是溶解速度大大降低而已，这一现象有人认为是因为钝化膜是有微孔，所以钝化后金属的溶解速度是由微孔内金属的溶解速度决定的。

但也有人认为金属溶解是透过完整的膜而进行的，由于膜的溶解是一个纯粹的化学过程，其速度与电极电位无关。因此，钝态金属的稳定溶解速度也应和电极电位无关。这一结论在大多数情况下和实验结果是相符合的。