第三阶段是颈缩阶段，应力超过极限强度后，试料中会出现颈缩（Necking）现象，也就是某一段的截面积明显比平均截面积要小。颈缩变形是非均质的，因为应力在截面积较小的区域更容易集中，因此颈缩会自我增强，让应力更集中。这种正回授会让颈缩很快就生成，并且很快断裂。不过此时拉力虽在减少，但其加工硬化仍在进行中。此时用真实截面积计算的真应力会继续增加，但假设截面积不变的工程应力就会减少。第三阶段的最后是材料的断裂。在断裂后可以计算材料的伸长量以及截面积的缩减量。
真实应力和应变之间的关系.