开始，人们只知道磁石能够吸铁，后来指出了它不能吸引其他金属与非金属。在长期的研究中，对于磁石的物理性质的认识逐渐扩大，归纳起来约有以下三点：
其一，在西汉《淮南万毕术》一书中，可能已提到了磁体的相斥现象。据《太平御览》所引，他们曾以胶合磁粉的办法，做成能显出极性的小磁体，作棋子状，这些小棋子互相接近时，能够“相拒不休”。就文献字面而言，“相拒不体”指的只能是磁极之间的相斥现象。至于利用胶合磁粉制造磁性棋子的可能性如何，下面还要讨论。
其二，磁屏的发现。磁力能透过铁族物质以外的其他任何物质，换言之，只有铁族物质才能阻隔磁场的传递。宋代的陈显微就指出磁力能够“隔碍相通”。张君房的《云笈七签》也说：“磁石吸铁，间隔潜应。”古人当然无法说明其中道理，陈显微只能感叹“岂能测其端倪哉？”
最值得注意的是清初刘献廷《广阳杂记》的一段记载。他写道：“或问余曰：‘磁石吸铁，何物可以隔之？’犹子阿孺曰：‘惟铁可以隔之耳’。其人去复来曰：‘试之果然，’余曰：‘此何必试，自然之理也。’”这位问者，不但提出问题，而且肯动手做实验来验证，其科学精神是可嘉的。阿孺也算得是博学多闻。刘献廷本人能把这件事的始末记载下来，也是难能可贵。但他只用“自然之理”去说明磁屏现象是远远不够的。至于说：“何必试”更是不妥当的。磁屏现象在欧洲，迟至1600年才由吉伯发现，晚于我国600年。
其三，磁体指极性和磁偏角。中国指南仪器大约始于汉代。王充《论衡·是应篇》：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”司南之杓，为磁性的勺子。将磁勺放到地盘上即能指南，解释上有困难，所以王锦光、闻人军认为此句中“地”应为“池”（因字形很相似），指“水银池”。柢为勺柄。原文整句意思就是说：“磁性的勺子，投到盛水银小容器中，浮着的磁勺的柄将指向南方。”指南针的四种支悬法到了北宋初年，司南发展成为指南鱼（制法详见后面“人造磁体的出现”）。“平放鱼在水面令浮，其首常南向午也。”
北宋相墓书《茔原总录》卷一说：“客主的取，宜匡四正以无差。当取丙午针，于其正处，中而格之，取方直之正也。”《茔原总录》由司天监杨维德于1041年撰写。从中可见当时已有人造磁针，用于测定坟地的方向，方家在这类活动中已经发现了地磁偏角，并提出了校正磁针定向误差的方法。关于磁针的制法和用法，文中不见交代。几十年后，沈括在《梦溪笔谈》中作了说明，可视为《茔原总录》的补充与发展。
《梦溪笔谈》卷二十四说：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。”沈括的记载表明，磁针系方家以磁石磨针锋所得。水浮法是原来常用的方法，但有“多荡摇”的缺点，沈括尝试改进，“以针横贯灯心，浮水上”，发现几种方法中“缕悬为最善”。