磁铁是任何能产生磁场的材料。由于任何移动的电荷都会产生磁场，因此电子是微小的磁铁。这种电流是磁力的来源之一。然而，大多数材料中的电子是随机取向的，因此净磁场很小或没有。简而言之，磁铁中的电子倾向于以相同的方式定向。
方形带孔磁铁
许多离子、原子和材料在冷却时会自然发生这种情况，但在室温下并不常见。一些元素（例如，铁、钴和镍）在室温下是铁磁性的（可以在磁场中被感应磁化）。对于这些元素，当价电子的磁矩对齐时，电势最低。许多其他元素是抗磁性的。反磁性材料中未配对的原子会产生弱排斥磁铁的磁场。有些材料根本不与磁铁发生反应。
圆形磁铁
磁偶极子与磁性
原子磁偶极子是磁性的来源。在原子水平上，磁偶极子主要是两种电子运动的结果。电绕原子核进行轨道运动，产生轨道偶极磁矩。电子磁矩的另一个分量是由于自旋偶极子磁矩。然而，电子围绕原子核的运动并不是真正的轨道，自旋偶极子磁矩也不是与电子实际“自旋”相关的。由于存在“奇数”电子时，电子磁矩不能完全抵消，所以不成对的电子往往有助于材料的磁性能力。
方块磁铁
原子核与磁性
原子核中的质子和中子也有轨道角动量和自旋角动量，以及磁矩。核磁矩比电子磁矩弱得多，因为尽管不同粒子的角动量可能相当，但磁矩与质量成反比（电子的质量远小于质子或中子的质量）。较弱的核磁矩负责核磁共振(NMR)，用于磁共振成像(MRI)。
