磁學性質是物質的重要物理性質之一。透過磁矩測量分子結構也是很重要的方法之一。按照磁學性質可將物質劃分為：順磁性、反磁性、鐵磁性和反鐵磁性四類。接下來逐一簡單介紹這四種性質。

順磁性是將某種物質置於磁感應強度為B0的磁場中，則該物質內部的磁感應強度為B，則有公式

B＇是物質磁化產生的附加磁感應強度。如果是均勻的物質，B＇可以和B0方向相同，也可以相反。如果兩者方向相同，稱為順磁性物質。順磁性物質在外加磁場中被吸引，由於B＇比B0小，順磁性物質在外加磁場方向被磁化的程度比較輕微。

磁性是由帶電粒子運動產生的，物質的磁性源於原子中電子的自旋運動、電子的軌道運動以及原子核的質子和中子的運動。相應磁矩分別稱為電子自旋磁矩、電子的軌道磁矩與核磁矩。順磁性物質的磁矩主要來自於電子的自旋運動。可按下式公式計算

n為未成對電子數，B.M.是磁矩的單位，叫做波爾磁子，按照這個公式計算的磁矩與實驗測得的磁矩相符，就屬於順磁性物質。這類具有未成對電子的分子，它的磁矩在無外加磁場時就存在，稱為永久磁體。

如果某物質在磁感應強度為B0的磁場中所產生的附加磁感應強度B＇，當B＇方向與B0相反時，這種物質稱為反磁性物質，也叫抗磁性物質。反磁性物質在外加磁場中被排斥。在反磁性物質的分子中，所有電子都自旋成對，沒有未成對電子，所以沒有永久磁矩。在外加磁場中，電子都成對出現，淨的磁矩為0，而電子的軌道運動在磁場方向產生的淨的軌道磁矩，其方向與外加磁場相反。這種磁矩是在磁場的誘導下產生，磁場撤除後，隨即消失。實際上順磁性的物質的分子，也有成對電子，也具有反磁性，只是因為順磁性物質的分子具有永久磁矩，所以順磁性超過反磁性，淨結果表現為具有順磁性。

鐵磁性物質首先是具有順磁性，但是這類物質在外加磁場B0中，所產生的附加磁感應強度B＇比B0大很多。在足夠低的溫度下，很多順磁性物質會發生相變，轉變成其中所有自旋都彼此排列整齊，從而大大增強了物質的磁性。當外加磁場消除後，其磁感應強度仍然保持不變。

當鄰近的自旋在物質中適當大的區域內按相同的方向排布時，就會產生很強的磁感應強度，這種區域成為磁疇。

在鐵磁性物質中的磁疇中，含有相當大數量的同一方向自旋的原子。未被磁化前這些磁疇的方向可能有多種，因此，它們的磁矩能相互抵消。然而鐵磁性物質被放在外加磁場中，這些磁疇就調整為按同一方向排列而產生很強的磁效應。在被磁化的過程中，磁疇方向的調整如同物質的重結晶過程而形成有規則的晶體，當磁場撤除後，磁疇方向不變，這種物質成為永磁材料。

總之，一種物質具有鐵磁性的關鍵因素有兩點：一是該物質必須有未成對電子，或者說這種物質必須有順磁性；二是原子間的距離必須適合於使原子有可能形成磁疇。常見的鐵、鈷、鎳都是鐵磁性物質，因此可以作為鐵磁性材料

與鐵磁性相反，當從具有順磁性物質發生相變時，物質中相鄰的自旋按相反方向排列，自旋的順磁性收到強烈地抑制，這種物質成為反鐵磁性，NiO就是少見的反鐵磁性的物質。