La magnetita se forma en pequeñas cantidades intercaladas con muchos minerales ricos en hierro, pero solo forma cuerpos de cristales cuando el magma máfico, un magma muy líquido cargado de elementos pesados, se enfría lo suficientemente lentamente como para que los cristales individuales se agrupen. La magnetita también puede formarse durante el metamorfismo de la caliza impura rica en hierro.
La formación de magnetita durante el metamorfismo geológico de la piedra caliza solo ocurre con la piedra caliza que se formó antes de que los niveles de oxígeno en la Tierra fueran suficientes para que el hierro disuelto se acumule en los océanos. Este hierro alcanzó niveles donde se acumuló y se solidificó fuera del agua del océano, formando minerales de hierro en el fondo marino. Parte de este mineral de hierro, al sufrir procesos geológicos que involucran calor y presión, se convirtió en magnetita. Desde entonces, los organismos fotosintéticos han aumentado considerablemente los niveles de oxígeno en la Tierra, y el hierro ya no persiste en los océanos, ya que se oxida demasiado rápido.
La magnetita es uno de los pocos materiales magnéticos que ocurren naturalmente y, a medida que se forma, sus polos magnéticos se alinean con los de la Tierra. Sin embargo, una vez formada, la alineación magnética de la magnetita no cambia, incluso si cambia el campo magnético de la Tierra. Esta propiedad proporciona a los científicos un registro de cómo se han comportado los campos magnéticos de la Tierra desde hace miles de millones de años.
