Magnetite hình thành với số lượng nhỏ xen kẽ với nhiều khoáng chất giàu sắt, nhưng chỉ hình thành các thể tinh thể khi magma mafic, một loại magma rất lỏng chứa nhiều nguyên tố nặng, nguội đi đủ chậm để các tinh thể riêng lẻ kết tụ lại với nhau. Magnetite cũng có thể hình thành trong quá trình biến chất của đá vôi giàu sắt không tinh khiết.
Sự hình thành magnetit trong quá trình biến chất địa chất của đá vôi chỉ xảy ra với đá vôi hình thành trước khi lượng oxy trên Trái đất đủ để sắt hòa tan tích tụ trong đại dương. Sắt này đạt đến mức mà nó kết tụ lại và đông đặc ra khỏi nước biển, tạo thành quặng sắt dưới đáy biển. Một số quặng sắt này, khi trải qua các quá trình địa chất liên quan đến nhiệt và áp suất, đã trở thành magnetit. Các sinh vật quang hợp kể từ đó đã làm tăng đáng kể hàm lượng ôxy trên Trái đất và sắt không còn tồn tại trong các đại dương do nó bị ôxy hóa quá nhanh.
Magnetite là một trong số ít các vật liệu có từ tính tự nhiên, và khi nó hình thành, các cực từ của nó thẳng hàng với các cực của Trái đất. Tuy nhiên, sau khi được hình thành, sự liên kết từ tính của nam châm không thay đổi, ngay cả khi từ trường Trái đất thay đổi. Tính chất này cung cấp cho các nhà khoa học hồ sơ về cách từ trường Trái đất hoạt động kéo dài hàng tỷ năm.
