Le proprietà magnetiche della magnetite erano già state osservate dai Greci già nel VII secolo. L'analisi sistematica della risposta dei materiali all'azione di un campo magnetico esterno mise in evidenza il particolare comportamento del ferro, delle sostanze ad alto contenuto di questo metallo e di altri materiali quali cobalto, nichel, gadolinio e leghe speciali. La giustificazione del comportamento di un qualsiasi materiale solido sotto l'azione di un campo magnetico esterno è argomento piuttosto complesso. In estrema sintesi, tre sono i tipi di comportamento magnetico, il diamagnetismo, il paramagnetismo e il ferromagnetismo, alla cui base vi sono, nel contesto esemplificativo di modello planetario dell'atomo, il moto degli elettroni intorno ai nuclei.

Gli elettroni che possono essere visti come correnti elettriche microscopiche cui è associato un campo magnetico e per di più ruotono su se stessi (spin) come delle trottole. Il tutto dà origine a momenti di dipolo magnetico che, semplificando al massimo, possono essere visualizzati mentalmente come tante microcalamite atomiche in grado di orientarsi in modo opportuno quando sottoposate all'azione di un campo magnetico esterno. Il tutto è però complicato dal fatto che in base al principio di esclusione di W. Pauli, ciascun orbita può ospitare al massimo due elettroni con spin opposti e quindi con momenti di dipolo opposti che evidentemente in questo caso si elidono con il risultato che se le orbite sono tutte piene il momento magnetico risultante associato ad ogni atomo del solido è nullo.

Diamagnetismo
Il diamagnetismo è una forma debole e non permanente di magnetismo, che si produce in tutti i materiali solo per applicazione di una campo magnetico esterno. Il suo effetto è trascurabile e non rilevabile se non presenti altre forme di magnetismo. La giustificazione dei questo comportamento sta nel fatto che le correnti microscopiche associate al moto degli elettroni nell'atomo danno luogo a momenti magnetici che si compensano con il risultato che nella maggior parete dei casi l'atomo non presenta momento magnetico. Quando agisce però all'esterno un campo magnetico, il moto degli elettroni viene perturbato e compare un debole momento magnetico che è opposto al campo esterno. È facile allora comprendere perché il diamagnetismo sia sempre presente in tutte le sostanze.

Paramagnetismo
Il paramagnetismo si riscontra in quei materiali che presentano condizioni di asimmetria per cui i loro atomi o le loro molecole manifestano un momento magnetico intrinseco. A causa dell'agitazione termica il momento magnetico medio è nullo, tuttavia sotto l'azione di un campo magnetico esterno si verifica un fenomeno di parziale orientazione delle molecole con la comparsa di un momento magnetico risultante concorde al campo esterno, ma comunque di piccola intensità.

Ferromagnetismo
Diverso è il caso del ferromagnetismo e dei materiali che presentano questa risposta detti ferromagnetici. Questi, a differenza di tutti gli altri, si magnetizzano fortemente, contribuendo, ad esempio, ad alzare notevolmente il campo magnetico prodotto dalla corrente elettrica che circola nei fili avvolti ad elica su di essi (ciò fu giustificato fisicamente da Ampère). In più essi manifestano un campo magnetico residuo una volta cessato il campo magnetico esterno, ovvero si trasformano in magneti permanenti. La giustificazione di un simile comportamento e del cosiddetto ciclo d'isteresi che presentano tali materiali fu data da P. Weiss nel 1907 e verificata 25 anni più tardi.