Ferromagnetismi on materiaalin ominaisuus, jossa magneettimomentteiksi kutsutut hiukkaset järjestäytyvät rinnakkain keskenään magneettikentän ollessa. Nämä hiukkaset pysyvät paikallaan, vaikka magneetti otetaan pois. Magnetismi tapahtuu atomitasolla, ja kenttä vaikuttaa suoraan atomin elektroniin. Elektronit, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin, voivat olla samalla atomin kiertoradalla ja jopa muuttaa kiertoratoja, mikä saa heidät voimakkaammin torjumaan. Tätä kutsutaan Coulombin repulsioksi, mikä mahdollistaa elektronien järjestämisen rinnakkain ja johtaa ferromagneettisten materiaalien, kuten raudan ja nikkelin, rinnakkaiseen rakenteeseen.
Lämpötila vaikuttaa voimakkaasti myös ferromagneettisiin materiaaleihin. Materiaalista riippuen siitä tulee paramagneettinen tietyssä lämpötilassa, jossa magneettimomentit osoittavat satunnaisiin suuntiin. Lämpöenergia häiritsee järjestystä. Missä lämpötilassa tämä ilmiö esiintyy, määritetään Ferromagnetismin Curie-Weissin laista johdetuilla yhtälöillä.
Ferromagnetismissa materiaali ei ole täysin täynnä yhdensuuntaisia elektroneja. On alueita, joissa elektronit on järjestetty sellaisiksi, mutta kokonaismagneettiseen energiaan vaikuttaa myös kohteen muoto, josta sen magnetostaattinen energia johdetaan. Atomirakenne vaikuttaa myös ferromagneettiseen materiaaliin, joten magnetokiteinen energia voi vaihdella eri akseleilla. Magnetostriktiivinen energia on se, joka aiheuttaa pieniä muutoksia materiaalien pituuteen, kun ne magnetoidaan. Jos magneettinen energia saa magnetoinnin suunnan siirtymään, sitä kutsutaan verkkoseinämäksi, mikä näkyy kiteisten rakenteiden ferromagnetismissa.
Ferromagneettisten materiaalien kykyä palata aiempiin järjestelyihin on käytetty tietokoneen muistin perustana. Satunnaismuisti (RAM) 1970 -luvulla käytti rautaa polaaristen magneettivoimien luomiseen, joka toimi keinona luoda binaarisignaaleja muistin tallennuksen aikana. Hystereesi on magneettinen ominaisuus, jota käytetään hyödyntämään sitä, voidaanko magnetointi kääntää vai ei. Sitä ei ole ferromagneettisissa materiaaleissa, jotka ovat palautuvia ja palaavat demagnetisoituun tilaan, kun magneettikentät poistetaan.
Kestomagneetti pysyy magnetoituna, ja kun riittävän voimakas kenttä käytetään vastakkaiseen suuntaan kuin ensimmäinen, se voi muuttaa napaisuuden. Piste, jossa tämä tapahtuu, ei ole riippuvainen tietyistä matemaattisista arvoista, vaan se esitetään hystereesin graafisella käyrällä. Ferromagnetismissa materiaalit pysyvät magnetoituneina sisäisen rakenteensa vuoksi, ja se on yksi tutkituimmista magnetismin periaatteista.