地球是一個大磁體，地球的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。地球表面的磁體，當可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥、異性相吸的性質指示南北。指南針主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一效能可以辨別方向。
指南針的始祖大約出現在戰國時期，它是用天然磁石製成的，樣子像一把湯勺，圓底，可以放在平滑的地盤上並保持平衡，且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為司南，鄭國人採玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
