Μερικές από τις ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν την ισχυρή αντίσταση στις υψηλές θερμοκρασίες, το ότι είναι εύπλαστο και όλκιμο υλικό και είναι εξαιρετικός αγωγός για τον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα. Όταν πρόκειται για τη φυσική δομή, ορισμένες ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν το ότι είναι μέταλλο και στερεό. Όσον αφορά την εμφάνιση, το σίδερο έχει ιδιότητες όπως γκριζωπό χρώμα, λάμψη ή λάμψη και γενική σκληρότητα. Μια πολύ μοναδική ιδιότητα του σιδήρου είναι η ικανότητά του να δημιουργεί ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο γύρω του, γεγονός που εξηγεί γιατί η Γη έχει μαγνητικό πεδίο, καθώς ο πυρήνας του πλανήτη είναι πολύ άφθονος σε λιωμένο σίδηρο.
Στην κανονική του φάση, ο σίδηρος ταξινομείται ως στερεό και η πυκνότητά του είναι περίπου 7.87 g/cm-3, καθιστώντας τον οκτώ φορές πιο πυκνό από το νερό. Ως στερεό μέταλλο, ο σίδηρος απαιτεί μια ασυνήθιστα υψηλή θερμοκρασία για να λιώσει, να βράσει και να εξατμιστεί. Στη φυσική κατηγορία, οι ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν σημείο τήξης 2800.4°F (περίπου 1538°C) και σημείο βρασμού 5183.6°F (περίπου 2862°C). Χρειάζεται επίσης μια σημαντική ποσότητα ενέργειας, για την ακρίβεια 340 kJ/mol -1, για να μετατραπεί ο σίδηρος στην αέρια φάση του και να εξατμιστεί. Αυτές οι πραγματικά υψηλές θερμοκρασίες υποδηλώνουν ότι ο σίδηρος είναι ένα ισχυρό και αποτελεσματικό υλικό για την κατασκευή μηχανών και υποδομών — στην πραγματικότητα, το πιο ευρέως και ευρέως χρησιμοποιούμενο από όλα τα μέταλλα.
Ο σίδηρος, ως στερεό στοιχείο, μπορεί να έχει σωματίδια που συμπιέζονται το ένα πάνω στο άλλο, αλλά αυτά τα σωματίδια έχουν την ικανότητα είτε να γλιστρούν πάνω και κάτω από άλλα σωματίδια είτε να απλώνονται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Με αυτόν τον τρόπο, η υψηλή ελαττότητα και η ολκιμότητα είναι και οι δύο ιδιότητες του σιδήρου. Η υψηλή ελατότητα σημαίνει ότι ο σίδηρος μπορεί να σφυρηλατηθεί σε επίπεδα κομμάτια ή να λυγίσει σε διαφορετικά σχήματα χωρίς να υποστεί θραύση. Η υψηλή ολκιμότητα, από την άλλη πλευρά, σημαίνει ότι το σίδερο μπορεί να τεντωθεί σε λεπτά σύρματα χωρίς να κουμπώσει.
Οι ιδιότητες του σιδήρου, όπως και των περισσότερων μετάλλων, περιλαμβάνουν επίσης υψηλή αγωγιμότητα της θερμοκρασίας και του ηλεκτρισμού. Αυτό σημαίνει απλώς ότι ο σίδηρος έχει την ικανότητα να μεταφέρει θερμότητα και ηλεκτρικά ρεύματα από το ένα αντικείμενο στο άλλο. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι ο σίδηρος, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, περιέχει άτομα που είναι πολύ συμπαγή και έχουν πολύ λίγα, αλλά κανονικά, κενά μεταξύ τους. Όταν η θερμότητα ή ο ηλεκτρισμός αγγίζουν το ένα άκρο του σιδήρου, το άτομο που πιάνει την ενέργεια κατά κάποιο τρόπο «δονείται» και περνά την ενέργεια στο άτομο δίπλα του μέχρι να φτάσει στο αντικείμενο στο άλλο άκρο.