Ebenso wie beim normalen Eloxieren wird beim Harteloxieren (auch Hartanodisieren genannt) durch ein Elektrolyseverfahren die oberste Schicht eines Aluminiumwerkstücks in Aluminiumoxid umgewandelt. Diese Schichten sind noch dichter und sehr viel härter als übliche Eloxalschichten, wodurch das behandelte Objekt hervorragend gegen Korrosion und Verschleiß geschützt wird und außerdem aufgrund der gleichmäßigen Oberflächenstruktur geringe Reibung zu anderen Bauteilen aufweist. Die Schicht ist elektrisch nicht leitend.

Beim Harteloxieren kann es, abhängig von der Legierung, zu ausgeprägten Eigenfärbungen des Materials (bronze bis anthrazit) kommen.

Bei dem Hartelox-Verfahren wird das Werkstück als Anode in einen Elektrolyt geschaltet. Vor diesem Vorgang wird das Werkstück entfettet und gegebenenfalls gebeizt. Durch hohe Stromstärken und niedrige Temperaturen kann dann die oberste Schicht des Aluminiums – üblicherweise 30 bis 50 µm – in Aluminiumoxid umgewandelt werden. Daraufhin kann das Hartelox zusätzlich technisch schwarz eingefärbt werden. Die Poren dieser Schicht können anschließend in einem Sealingprozess verschlossen werden.
Auf diese Weise können Eloxalschichten mit Härten von bis zu 600 HV erreicht werden. Dicke und Härtegrad der Schicht sind von der verwendeten Aluminiumlegierung abhängig. Außerdem nimmt das harteloxierte Bauteil etwa 50% des Volumens der Eloxalschicht nach außen hin zu, was bei der Fertigung bedacht werden muss.