要確定方向除了指南針之外，還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時，可能沒有固定的方位盤，隨著測方位的需要，出現了磁針和方位盤壹體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤和水羅盤、旱羅盤。‘
方位盤仍是二十四向，但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣壹來只要看壹看磁針在方位盤上的位置，就能斷定出方位來。南宋時，曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻：“地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。”這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的“地螺”，就是地羅，也就是羅經盤。文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針（確定地磁場南北極方向的磁針），還有子午丙壬間縫針（用日影確定的地理南北極方向）這兩個方向之間的夾角，就是磁偏角。
盤面周圍刻二十四方位，內中盛水，磁針橫穿燈草，浮於水面。 先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。”
漢以前人們把磁石寫做“慈石”，是慈愛石頭的意思。
既然磁石能吸引鐵，那麽是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。
當把兩塊磁鐵放在壹起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。磁體有兩個極，壹個稱N極，壹個稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。但那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢，有壹個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為“鬥棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是壹個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，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。這個道理古人不夠明白，但這類現象他們很清楚。 指南針壹經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。指南針在航海上的應用有壹個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。”這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出，當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時，使用還不熟練。二十幾年後，許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載：“惟視星鬥前邁，若晦冥則用指南浮針，以揆南北。”到了元代，指南針壹躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航，在不同航行地點指南針針位的連線圖，叫做“針路”。船行到某處，采用何針位方向，壹路航線都壹壹標識明白，作為航行的依據。
指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中，進壹步了解了磁的性質，並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，有壹宮門是用磁鐵制造的。如果刺客帶劍而過，立刻會被吸住，被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陜壹帶，在敵人必經的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時，被牢牢吸住，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對他們沒有什麽作用，可自由行動。敵人以為神兵，不戰而退。東漢的《異物誌》記載了在南海諸島周圍有壹些暗礁淺灘含有磁石，磁石經常把“以鐵葉錮之”的船吸住，使其難以脫身。
魏晉南北朝時，我國先民對磁石的性質已有了很多認識。就連當時的詩人曹植在矯誌詩中也用了“磁石引鐵，於金不連。”的句子。可見他也了解磁石的性質。南北朝梁代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法，他指出：優良磁石出產在南方，磁性很強，能吸引三、四根鐵針，使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石，能吸引十多根鐵針，甚至能吸住壹、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分，而且指出了測量方法。這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。
我國先民對磁石的性質的研究和認識是指南針發明和發展的基礎。
中國在北宋時期就發明了人工磁化的兩種方法：壹種是沈括所說的用天然磁石摩擦鋼針的方法，另壹種是利用地球磁場的作用使鋼鐵磁化。
人們把經過磁化的鋼針，穿過幾根燈草，放在壹個乘滿水的碗裏，它就能浮在水上為航船指明方向，這就是世界上最早用來指示方向的儀器--指南針。而許多動物已經在我們之前就學會了利用地球磁場來辨別方向。
人工磁化