El ferromagnetismo es una propiedad de un material en el que las partículas llamadas momentos magnéticos se organizan en paralelo entre sí cuando hay un campo magnético. Estas partículas permanecen en su lugar incluso cuando se retira el imán. El magnetismo ocurre a nivel atómico, y el campo tiene un efecto directo sobre los electrones de un átomo. Los electrones que giran en direcciones opuestas pueden estar en la misma órbita del átomo e incluso cambiar de órbita, lo que hace que tengan una repulsión más fuerte. Llamado repulsión de Coulomb, esto permite que los electrones se dispongan en paralelo y da como resultado la estructura paralela de materiales ferromagnéticos como el hierro y el níquel.
La temperatura también tiene una fuerte influencia en los materiales ferromagnéticos. Dependiendo del material, se volverá paramagnético a una cierta temperatura, a la cual los momentos del imán apuntan en direcciones aleatorias. El orden se ve interrumpido por la energía térmica. A qué temperatura ocurre este fenómeno se determina mediante ecuaciones derivadas de la Ley de Ferromagnetismo de Curie-Weiss.
En el ferromagnetismo, un material no está completamente lleno de electrones paralelos. Hay dominios donde los electrones están dispuestos como tales, pero la energía magnética total también está influenciada por la forma de un objeto, del cual se deriva su energía magnetostática. Un material ferromagnético también se ve afectado por la estructura atómica, por lo que la energía magnetocristalina puede variar a lo largo de diferentes ejes. La energía magnetoestrictiva es aquella que provoca pequeños cambios en la longitud de los materiales cuando se magnetizan. Donde la energía magnética hace que la dirección de magnetización cambie se llama pared de dominio, que se ve en el ferromagnetismo de estructuras cristalinas.
La capacidad de los materiales ferromagnéticos para volver a las disposiciones anteriores se ha utilizado como base para la memoria de la computadora. La memoria de acceso aleatorio (RAM) en la década de 1970 usaba hierro para crear fuerzas magnéticas polares que sirvieron como una forma de crear señales binarias durante el almacenamiento de la memoria. La histéresis es una propiedad magnética que se utiliza para aprovechar si la magnetización se puede invertir o no. No está presente en materiales ferromagnéticos que son reversibles y vuelven a un estado desmagnetizado cuando se eliminan los campos magnéticos.
Un imán permanente permanece magnetizado, y cuando se aplica un campo lo suficientemente fuerte en la dirección opuesta al primero, puede invertir la polaridad. El punto en el que esto sucede no depende de valores matemáticos específicos, sino que está representado por una curva gráfica de histéresis. El ferromagnetismo es donde los materiales permanecen magnetizados debido a su estructura interna y es uno de los principios del magnetismo más estudiados.