Magnetismus bezeichnet die Gesamtheit der physikalischen Phänomene, die auf magnetische Felder und magnetische Momente von Elektronen zurückgehen. In Festkörpern entstehen magnetische Eigenschaften primär aus dem Elektronenspinsystem und – in geringerem Maß – aus Bahnmomenten, deren quantenmechanische Kopplung zu unterschiedlichen Ordnungszuständen führt.

Auf mikroskopischer Ebene werden ferromagnetische, ferrimagnetische, antiferromagnetische und paramagnetische Zustände unterschieden. In der Werkstofftechnik stehen vor allem ferro- und ferrimagnetische Werkstoffe im Fokus, da sie makroskopische Magnetisierung ohne äußeres Feld zeigen und als magnetische Werkstoffe für Aktoren, Sensoren, Transformatoren und Datenspeicher genutzt werden.

Die reale Magnetisierung eines Festkörpers ist durch magnetische Domänenstrukturen bestimmt. Diese minimieren die freie Energie aus Austauschwechselwirkung, magnetokristalliner Anisotropie, Magnetostriktion und Entmagnetisierungsfeldern. Die Domänenwandbewegung dominiert die Hysterese, Koerzitivfeldstärke und Verluste weich- versus hartmagnetischer Materialien. Weichmagnete zeichnen sich durch geringe Koerzitivfelder und niedrige Ummagnetisierungsverluste aus; Hartmagnete besitzen hohe Koerzitivfelder und Remanenz für Permanentmagnete.

Mikromagnetische Analysen modellieren Magnetisierungstexturen auf Längen unterhalb der Domänengröße auf Basis der Landau‑Lifshitz‑Gilbert-Gleichung und Energiefunktionale. Dies erlaubt das Verständnis von Schaltvorgängen, Domänenwanddynamik und Skalierungseffekten in dünnen Schichten und Nanostrukturen. In leitfähigen Medien koppelt sich Magnetismus über die Maxwell-Gleichungen mit Strömungen, was in der Magnetohydrodynamik für metallische Schmelzen und Plasmen relevant ist.