Fe3O4 具有立方類尖晶石族結構，由氧離子以立方密堆積排列組成，其中所有 Fe2+ 離子占據八面體位置的一半，而 Fe3+ 則均勻分布在剩余的八面體位置和四面體位置。
FeO（無磁性） 和 γ-Fe2O3（有磁性） 都具有相似的立方密堆積氧離子陣列，這解釋了這三種化合物在氧化和還原反應中易于互換的原因，因為這些反應對整體結構的影響相對較小。
Fe3O4 的亞鐵磁性是由于八面體位置上的離子電子自旋耦合，而四面體位置上的離子自旋耦合但與前者反向平行。最終結果是兩組的磁性貢獻不平衡，從而產生**磁性。
在熔融狀態下，實驗約束模型表明，鐵離子平均與5個氧離子配位。液態下，配位點分布不均。
Fe3O4可用作黑色顏料。
Fe3O4在哈伯法變換反應中用作催化劑。鐵觸媒鐵觸媒是合成工業中普遍使用的多成分催化劑，主體成分為氧化態鐵（Fe?O?），并含有K?O、Al?O?、CaO等助催化劑后者使用由氧化鉻穩定的氧化鐵HTS（高溫變換催化劑）。 這種鐵催化劑在反應器啟動時被還原，將α-Fe2O3和Cr2O3還原為CrO3，生成Fe3O4。
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