Metallicas sangskrivningsproces er kendt for at være omhyggelig og involverer ofte flere runder med revision og redigering. Bandet bruger meget tid på at eksperimentere og prøve forskellige arrangementer, riffs og melodier. De er også meget bevidste om den overordnede lyd og struktur i deres sange, og de er meget opmærksomme på dynamikken og overgangene mellem forskellige sektioner.
Bandets sangskrivningsproces har været relativt konsistent gennem årene, selvom deres tilgang har udviklet sig noget. I deres tidlige dage var Metallica mere fokuseret på at skabe tung og aggressiv musik, mens de i de senere år har inkorporeret mere eksperimenterende og melodiske elementer i deres lyd. Bandets vilje til at eksperimentere og udvikle sig har givet dem mulighed for at forblive relevante og fortsætte med at producere musik af høj kvalitet.
Her er et par specifikke eksempler på, hvordan Metallica har grebet sangskrivningen an i forskellige sange:
* "Enter Sandman" (fra 1991-albummet Metallica):Denne sang begyndte med et simpelt riff, som Lars Ulrich fandt på, mens han øvede sig. Bandet arbejdede derefter sammen om at udvikle riffet til en fuldgyldig sang. James Hetfield skrev teksten om et barns mareridt, og sangen fik en mørk og atmosfærisk lyd.
* "Intet andet betyder noget" (fra 1991-albummet Metallica):Denne sang er skrevet af James Hetfield og er en afvigelse fra bandets sædvanlige heavy metal-stil. Hetfield skrev sangen som en ballade til sin kæreste, og sangen har en blødere og mere melodisk lyd.
* "St. Anger" (fra 2003-albummet St. Anger):Denne sang er karakteriseret ved sin aggressive og dissonante lyd. Sangen blev skrevet i en periode med uro i bandet, og teksten afspejler bandets vrede og frustration.