A mágnes bármilyen anyag, amely képes a mágneses mező. Mivel minden mozgó elektromos töltés mágneses teret generál, elektronok apró mágnesek. Ez az elektromos áram a mágnesesség egyik forrása. A legtöbb anyag elektronjai azonban véletlenszerűen orientáltak, tehát kevés vagy egyáltalán nincs nettó mágneses mező. Egyszerűen fogalmazva: a mágnesben az elektronok ugyanúgy orientálódnak. Ez természetesen történik sok ionban, atomban és anyagban, amikor lehűlnek, de szobahőmérsékleten nem olyan gyakori. Néhány elem (például vas, kobalt és nikkel) szobahőmérsékleten ferromágneses (indukálható úgy, hogy mágneses mezőben mágnesezzék). Ezeknek elemek, az elektromos potenciál a legalacsonyabb, ha a valencia elektronok mágneses momentumai igazodnak. Sok más elem is diamágnesesek. A páratlan atomok a diamagnetikai anyagokban olyan mezőt generálnak, amely gyengén visszatartja a mágnest. Egyes anyagok egyáltalán nem reagálnak a mágnesekkel.
Az atommágneses dipól a mágnesesség forrása. Atomszinten a mágneses dipolok elsősorban az elektronok kétféle mozgásának következményei. A mag körül az elektron keringési mozgása van, amely egy orbitális dipólusmágneses momentumot hoz létre. Az elektron mágneses nyomatékának másik összetevője a
pörgés dipólmágneses momentum. Az elektronoknak a mag körül mozgatása azonban valójában nem egy pálya, és a spin-dipól mágneses momentum sem kapcsolódik az elektronok tényleges „forgásához”. A pár nélkül álló elektronok általában hozzájárulnak az anyag mágnesessé válásához, mivel az elektronmágneses nyomatékot nem lehet teljesen megsemmisíteni, ha páratlan elektronok vannak.A magban lévő protonok és neutronok orbitális és centrifugális szögmozgással és mágneses momentumokkal is rendelkeznek. A nukleáris mágneses momentum sokkal gyengébb, mint az elektronikus mágneses momentum, mert bár a szögnyomása eltér a részecskék összehasonlíthatók, a mágneses momentum fordítottan arányos a tömeggel (az elektron tömege sokkal kisebb, mint a protoné vagy neutron). A gyengébb magmágneses momentum felelős a nukleáris mágneses rezonanciaért (NMR), amelyet a mágneses rezonancia képalkotáshoz (MRI) használnak.