Ο σιδηρομαγνητισμός είναι μια ιδιότητα ενός υλικού στο οποίο τα σωματίδια που ονομάζονται μαγνητικές ροπές οργανώνονται παράλληλα μεταξύ τους όταν υπάρχει μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα σωματίδια παραμένουν στη θέση τους ακόμη και όταν αφαιρεθεί ο μαγνήτης. Ο μαγνητισμός εμφανίζεται σε ατομικό επίπεδο, με το πεδίο να έχει άμεση επίδραση στα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο. Τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις μπορεί να βρίσκονται στην ίδια τροχιά του ατόμου, ακόμη και να αλλάζουν τροχιές, με αποτέλεσμα να έχουν ισχυρότερη απώθηση. Ονομάζεται άπωση Coulomb, αυτό επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να διατάσσονται παράλληλα και έχει ως αποτέλεσμα την παράλληλη δομή σιδηρομαγνητικών υλικών όπως ο σίδηρος και το νικέλιο.
Η θερμοκρασία έχει επίσης ισχυρή επίδραση στα σιδηρομαγνητικά υλικά. Ανάλογα με το υλικό, θα γίνει παραμαγνητικό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, στην οποία οι μαγνητικές ροπές δείχνουν σε τυχαίες κατευθύνσεις. Η τάξη διακόπτεται από τη θερμική ενέργεια. Σε ποια θερμοκρασία συμβαίνει αυτό το φαινόμενο καθορίζεται από εξισώσεις που προέρχονται από τον νόμο Curie-Weiss του σιδηρομαγνητισμού.
Στον σιδηρομαγνητισμό, ένα υλικό δεν είναι πλήρως γεμάτο με παράλληλα ηλεκτρόνια. Υπάρχουν τομείς όπου τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα ως τέτοια, αλλά η συνολική μαγνητική ενέργεια επηρεάζεται επίσης από το σχήμα ενός αντικειμένου, από το οποίο προέρχεται η μαγνητοστατική του ενέργεια. Ένα σιδηρομαγνητικό υλικό επηρεάζεται επίσης από την ατομική δομή, επομένως η μαγνητοκρυσταλλική ενέργεια μπορεί να ποικίλλει κατά μήκος διαφορετικών αξόνων. Η μαγνητοσυσταλτική ενέργεια είναι αυτή που προκαλεί μικρές αλλαγές στο μήκος των υλικών όταν μαγνητίζονται. Όπου η μαγνητική ενέργεια προκαλεί τη μετατόπιση της κατεύθυνσης της μαγνήτισης ονομάζεται τοίχωμα πεδίου, το οποίο φαίνεται στον σιδηρομαγνητισμό των κρυσταλλικών δομών.
Η ικανότητα των σιδηρομαγνητικών υλικών να επανέρχονται σε προηγούμενες ρυθμίσεις έχει χρησιμοποιηθεί ως βάση για τη μνήμη του υπολογιστή. Η μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM) στη δεκαετία του 1970 χρησιμοποιούσε το σίδηρο για τη δημιουργία πολικών μαγνητικών δυνάμεων που χρησίμευαν ως τρόπος δημιουργίας δυαδικών σημάτων κατά την αποθήκευση της μνήμης. Η υστέρηση είναι μια μαγνητική ιδιότητα που χρησιμοποιείται για να εκμεταλλευτεί εάν η μαγνήτιση μπορεί να αντιστραφεί ή όχι. Δεν υπάρχει σε σιδηρομαγνητικά υλικά που είναι αναστρέψιμα και επιστρέφουν σε απομαγνητισμένη κατάσταση όταν αφαιρεθούν τα μαγνητικά πεδία.
Ένας μόνιμος μαγνήτης παραμένει μαγνητισμένος και όταν εφαρμοστεί ένα αρκετά ισχυρό πεδίο στην αντίθετη κατεύθυνση από το πρώτο, μπορεί να αντιστρέψει την πολικότητα. Το σημείο στο οποίο συμβαίνει αυτό δεν εξαρτάται από συγκεκριμένες μαθηματικές τιμές, αλλά αντιπροσωπεύεται από μια γραφική καμπύλη για την υστέρηση. Ο σιδηρομαγνητισμός είναι όπου τα υλικά παραμένουν μαγνητισμένα λόγω της εσωτερικής τους δομής και είναι μια από τις πιο μελετημένες αρχές του μαγνητισμού.