Um ímã é qualquer material capaz de produzir um campo magnético. Como qualquer carga elétrica em movimento gera um campo magnético, elétrons são pequenos ímãs. Essa corrente elétrica é uma fonte de magnetismo. No entanto, na maioria dos materiais, os elétrons são orientados aleatoriamente; portanto, há pouco ou nenhum campo magnético líquido. Simplificando, os elétrons em um ímã tendem a ser orientados da mesma maneira. Isso acontece naturalmente em muitos íons, átomos e materiais quando são resfriados, mas não é tão comum à temperatura ambiente. Alguns elementos (por exemplo, ferro, cobalto e níquel) são ferromagnéticos (podem ser induzidos a serem magnetizados em um campo magnético) à temperatura ambiente. Para estes elementos, o potencial elétrico é mais baixo quando os momentos magnéticos dos elétrons de valência são alinhados. Muitos outros elementos são diamagnético. Os átomos não emparelhados nos materiais diamagnéticos geram um campo que repele fracamente um ímã. Alguns materiais não reagem com ímãs.
O magnético atômico dipolo é a fonte do magnetismo. No nível atômico, os dipolos magnéticos são principalmente o resultado de dois tipos de movimento dos elétrons. Existe o movimento orbital do elétron ao redor do núcleo, que produz um momento magnético dipolar orbital. O outro componente do momento magnético do elétron é devido à girar momento magnético dipolar. No entanto, o movimento dos elétrons ao redor do núcleo não é realmente uma órbita, nem o momento magnético do dipolo de rotação está associado à 'rotação' real dos elétrons. Elétrons não emparelhados tendem a contribuir para a capacidade de um material se tornar magnético, pois o momento magnético do elétron não pode ser totalmente cancelado quando existem elétrons "ímpares".
Os prótons e nêutrons no núcleo também têm momento angular orbital e de rotação e momentos magnéticos. O momento magnético nuclear é muito mais fraco que o momento magnético eletrônico, porque, embora o momento angular das diferentes partículas podem ser comparáveis, o momento magnético é inversamente proporcional à massa (a massa de um elétron é muito menor que a de um próton ou nêutron). O momento magnético nuclear mais fraco é responsável pela ressonância magnética nuclear (RMN), que é usada para a ressonância magnética (RM).