所有磁性科学的基础都始于铁。它存在于设计和制造的大多数永磁和软磁材料中。它在自然界中含量丰富，数量排名第四，质量排名第一;使其相对便宜。人类有数千年使用铁的经验。由于它的强度、丰富度和低熔点，它易于提取、锻造和维护。如果没有保护层(例如电镀)，铁会与氧和氢(空气、水和其他分子)结合并产生锈蚀 [FeO(OH), Fe(OH)3]。

铁是铁磁性的;最强的磁性类型，因铁的磁性而以铁(拉丁语中的ferrum)命名。这是 2000 多年前通过对自然界中发现的一种叫做磁石(它是 Fe3O4.一种在某些岩石中发现的称为磁铁矿的氧化铁的稳定版本)的研究发现的，这导致了我们今天在物理学中对磁性的研究。在磁石中引起铁磁性的铁是磁性的，因为原子本身具有“磁矩”;与施加的磁场相互作用以产生机械力矩的原子或分子的特性(当存在磁场时它会移动)。

这种永磁矩在大多数元素中不存在，它来自于它们的电子的自旋和位置(每个原子至少包含一个中子、质子和电子)。原子中的电子围绕中子和质子旋转，同时它们旋转。这个移动的电子(包含已知的负电荷)在围绕原子核移动时会产生电磁场(所有移动的电荷都会产生电磁场，这不仅适用于具有磁矩的原子)。如果该场没有与其他电子和移动电荷正确平衡，则可以测量净磁场。铁具有永久磁矩，这意味着由于移动的电子配置(轨道和自旋)，原子本身是一个微小的电磁体。

当堆叠在一个分子中(例如多个铁原子、钢或磁铁)时，不同原子的原子间力必须保持许多原子的磁矩相互平行。如果其他带有铁的原子具有朝向另一个方向的永久磁矩或干扰铁的磁矩，则末端分子可能不是铁磁性的(例如，300系列不锈钢大多是非磁性的或顺磁性的)。请参阅下面的图 1.以了解保持磁矩未对齐(左)的粒子相互抵消彼此的磁矩并对齐(右)将它们的磁矩相加的原子间力的示例。带来，即使是一大块铁，升高到一定的温度会导致原子间键的作用不同(铁原子的磁矩会突然朝向不同的方向并相互抵消)。该温度称为居里温度。

这是一个显示磁矩位置的图表，而未对齐和原子间平行。铁是磁性研究中必不可少的元素，存在于大多数磁性材料中，包括永久磁性材料和软磁性材料。它价格便宜，易于操作，并且使用正确的相应原子可以帮助制造我们今天拥有的强永磁材料。