Η διαδικασία σύνθεσης τραγουδιών των Metallica είναι γνωστή για την σχολαστική και συχνά περιλαμβάνει αρκετούς γύρους αναθεώρησης και επεξεργασίας. Η μπάντα αφιερώνει πολύ χρόνο πειραματιζόμενος και δοκιμάζοντας διαφορετικές διασκευές, riff και μελωδίες. Επίσης, γνωρίζουν πολύ καλά τον ήχο και τη δομή των τραγουδιών τους και δίνουν ιδιαίτερη προσοχή στη δυναμική και τις μεταβάσεις μεταξύ διαφορετικών τμημάτων.
Η διαδικασία σύνθεσης τραγουδιών του συγκροτήματος παρέμεινε σχετικά σταθερή με τα χρόνια, αν και η προσέγγισή τους έχει εξελιχθεί κάπως. Στα πρώτα τους χρόνια, οι Metallica ήταν περισσότερο επικεντρωμένοι στη δημιουργία βαριάς και επιθετικής μουσικής, ενώ τα τελευταία χρόνια έχουν ενσωματώσει πιο πειραματικά και μελωδικά στοιχεία στον ήχο τους. Η προθυμία του συγκροτήματος να πειραματιστεί και να εξελιχθεί τους επέτρεψε να παραμείνουν σχετικοί και να συνεχίσουν να παράγουν μουσική υψηλής ποιότητας.
Ακολουθούν μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς οι Metallica προσέγγισαν τη σύνθεση τραγουδιών σε διαφορετικά τραγούδια:
* "Enter Sandman" (από το άλμπουμ του 1991 Metallica):Αυτό το τραγούδι ξεκίνησε με ένα απλό riff που σκέφτηκε ο Lars Ulrich ενώ εξασκούνταν. Στη συνέχεια, το συγκρότημα συνεργάστηκε για να εξελίξει το riff σε ένα πλήρες τραγούδι. Ο Τζέιμς Χέτφιλντ έγραψε τους στίχους για τον εφιάλτη ενός παιδιού και το τραγούδι απέκτησε έναν σκοτεινό και ατμοσφαιρικό ήχο.
* "Τίποτα άλλο δεν έχει σημασία" (από το άλμπουμ του 1991 Metallica):Αυτό το τραγούδι γράφτηκε από τον Τζέιμς Χέτφιλντ και είναι μια απομάκρυνση από το συνηθισμένο χέβι μέταλ στυλ του συγκροτήματος. Ο Hetfield έγραψε το τραγούδι ως μπαλάντα για την κοπέλα του και το τραγούδι έχει έναν πιο απαλό και μελωδικό ήχο.
* "St. Anger" (από το άλμπουμ του 2003 St. Anger):Αυτό το τραγούδι χαρακτηρίζεται από τον επιθετικό και παράφωνο ήχο του. Το τραγούδι γράφτηκε σε μια περίοδο αναταραχής μέσα στο συγκρότημα και οι στίχοι αντικατοπτρίζουν τον θυμό και την απογοήτευση του συγκροτήματος.