关于地球磁场的形成机制，目前还是地球物理学的难题之一；太阳系中的八大行星都有磁场，而太阳系中已知唯一存在磁场的卫星是木卫三，太阳本身也是存在磁场的。
地球磁场
早在战国时期，古人就发明了司南，有记载“司南之杓，投之于地，其柢指南”，后来慢慢演化出更实用的指南针；其中的原理，就是利用了地球本身存在磁场，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。
实际上地球磁极与地理极点并不完全重合，而是存在磁偏角的，最早发现并记录磁偏角的，是我国宋朝学者沈括，由于磁偏角非常小（小于6度），所以利用地球磁场原理制造的指南针，可以大致确定地理南北极方向。
形成机制
在地球物理学中，地球磁场的形成机制还是一个谜团，相关学者提出的解释有十多种，比如电流学说、压电效应说、霍尔效应说、电磁感应说等等。
最初人们认为地球内部就是一个永磁铁，但是后来科学家发现磁性物质达到一定温度（居里点）后，其磁性就会消失，地球内部温度高达5000摄氏度，所以地球内部不可能是一块永磁铁。
比较普遍的说法，是用磁的本质“电”来进行解释，由于地心主要由铁和镍组成，在高温高压下，部分铁和镍的外层电子逃逸，形成自由电子和铁镍原子的离子体，在巨大压力的作用下，电子向压力低的地幔转移，铁镍离子将聚集在地心处，然后根据电磁学理论，变化的电场产生磁场。
变化规律
地球磁场每天都在变化，目前磁北极正在以每年55公里的速度移动，磁场强度在过去的四千年间降低了近一半；有科学研究表明，在过去的7600万年间，地球曾出现过171次地磁倒转，而上一次发生在78万年前。
如果该模型正确，相信距离下一次地磁偏转也不远了，科学家也在密切监视着地球磁场的变化，最新的数据表明，地磁北极正在加速移动，比先前的理论预言模型快了很多，但是科学家还无法确定下一次地磁偏转大概在什么时候发生。
其他星球的磁场
在宇宙中，诸如恒星、白矮星、中子星、黑洞等等天体，基本都存在磁场，比如某些脉冲星，其极点的强度甚至超过地球的30万亿倍。
在太阳系中，八大行星均存在磁场，其中木星的磁场最强，强度大概是地球磁场的30倍；但是绝大部分卫星都没有磁场，比如月球就没有磁场，太阳风粒子能直达月球表面，所以在月球表面积累了许多氦-3，这是核聚变中的清洁燃料。
