Fora-da-lei é palavra invariável porque:

a) o 1.º elemento da palavra é originariamente um advérbio, palavra invariável, que permanece no novo termo com esse valor semântico;

b) o 2.º elemento está ligado ao primeiro por preposição, mantendo-se, neste caso, sempre invariável.

Está correcta a regra que enuncia, mas ela não diz respeito a palavras compostas. Na palavra composta o valor de substantivo adquire-se pela conjunção dos dois termos envolventes. Na palavra “fora-da-lei”, o termo “fora” por si só não está substantivado (o substantivo “fora” tem outra acepção: erro, fiasco), é o advérbio que aí temos, e não o substantivo. O substantivo composto é formado pelos dois termos ligados. Repare que na palavra “pôr-do-sol”, o termo “pôr” já está substantivado (o pôr) antes de formar a nova palavra.