指南针是中国四大发明之一。东汉王充在《论衡》中表示，“司南的结构投在地上，抵得上指南”是对司南的早期清晰描述。考古学家根据古代文献的描述恢复了司南，但学术界对指南针的原型仍存在很大争议。
指南针，在古代被称为司南，主要组成部分是安装在轴上的磁针。磁针可以在自然磁场的作用下自由旋转，并保持在磁子午线的切割方向上。磁针的北极指向地理的北极，可以通过这种性能来区分方向。常用于航海、地球测量、旅游和军事。指南针的发明有三种部分，即司南、罗盘和磁针，它们都属于中国的发明。据《古矿录》记载，最早出现在战国时期的磁山地区。作为中国古代四大发明之一，指南针是中国古代劳动人民在长期实践中理解磁石磁性的结果。它的发明在人类科学、技术和文明的发展中发挥着不可估量的作用。在中国古代，指南针最初用于确定祭祀、礼仪、军事、占卜和观赏风水的方向。
然而，毫无争议的是，在元代，指南针已经开始应用于航海和其他人类活动。指南针的基本原理是一个可以自由旋转的小磁针。在地磁场的作用下，小磁针的一端指南，一端指北。指南的一端称为南极（S极），指南的一端称为北极 (N极) 。一般来说，我们把指南针的一端涂成红色，所以有些人把指南针称为指南针。
直白点说：
地球是一个大磁体。地球的两个极端分别位于地理南极和地理北极附近。当地球表面的磁体可以自由旋转时，由于磁体同性相斥，异性相吸的性质指示南北。指南针的主要组成部分是安装在轴上的磁针。磁针可以在自然磁场的作用下自由旋转，并保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理上的北极。
在11世纪之前的某个时期，发现不仅可以用铁块在磁石上摩擦，还可以用烧红的铁片经过住宅点(CuriePoint)，铁片在冷却或淬火时被磁化，在运行过程中保持南北方向。