它是根據物理學上磁學原理研制而成。它最早發明於何時，是誰人發明的，目前還沒有定論，但是傳統的說法，也是權威性的說法是有熊國(今河南新鄭市)的軒轅黃帝發明的。西晉崔豹《古今註》說：黃帝與蚩尤戰於涿鹿之野。蚩尤作大霧，兵士皆迷。於是作指南車以示四方，遂擒蚩尤而即帝位。
指南針簡介指南針，古代叫司南，主要組成部分是壹根裝在軸上的磁針，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，利用這壹性能可以辨別方向。
常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。物理上指示方向的指南針的發明有三類部件，分別是司南、羅盤和磁針，均屬於中國的發明。據《古礦錄》記載最早出現於戰國時期的磁山壹帶。
指南針發明歷史戰國時期
據《古礦錄》記載最早出現於戰國時期的磁山壹帶。指南針的前身是中國古代四大發明之壹的司南。
據1982年3月，《光明日報》報道：磁山（在今河北省邯鄲市武安）是我國四大發明之壹指南針的發源地。據《古礦錄》記載：《明史地理誌》稱：磁州武安縣西南有磁山，產磁鐵石。又《明壹統治》稱：磁州武安縣西南有磁山，產磁鐵石。又《古礦錄》記載：《明壹統治》稱：磁山，在縣西南30裏，土產礦石，州名取此。磁山，指南針的故鄉。
觀點之壹
王振鐸的相關觀點，指南針的發明至早不逾於宋代，此種觀點在其壹系列的研究成果都有所體現。如在《司南、指南針與羅經盤(上)》壹文中所述：自周末至李唐，古人所稱述之?司南?或稱?指南?為壹種辨別方向之儀器，其物便於攜帶及測驗，宛如指南針之用矣。王振鐸認為在唐朝已經出現了便於攜帶的類指南針儀器，但絕不是指南針。王振鐸把此種物件看作是指南針的過渡形式。王振鐸未明確論斷指南針發明的具體時問，由於缺乏材料，出於科學嚴謹性方面考慮，所以未輕易論斷。他在《司南、指南針與羅經盤(中)》中說：(指南)魚法固早於(指南)針法約半個世紀，然此二者先後相互之關系，仍有待史證之發現而說明也。正是在此情況下說的。另外，在同壹篇論文中又說：中國古代，藉縫紉之鋼針，經人工傳磁，而成人造磁體之指南針，其史證之發現，至今尚未見有早於十壹世紀以前者。這是以北宋時沈括《夢溪筆談雜誌壹》與《夢溪筆談補》為根據而加以論斷的。這兩篇文章中記載了此種人工傳磁而成人造磁體的指南針。另外王振鐸在此篇文章中批判了英人維烈亞力(Alexanderwylie)所著《中國研究》中所指的唐朝僧壹行已經註意到了磁針所指方向與北極之差的錯誤理解。最後鄭重地提出論斷：按中國磁針偏向之記載，尚未發現史證有早逾《夢溪筆談》者，存中記其?微偏東?，寇宗爽記謂?偏東?，即指磁針之偏角而言。這便是王振鐸由於材料所謂限制而不能對中國磁偏角的發現時間有壹個確切的認識。關於指南針的發明時代，王振鐸只是給出了壹個大致的推測，在《司南、指南針與羅經盤(中)》中，王振鐸說：指南針之發明時代，以《萍洲可談》海舶用磁針及沈括謂方家制磁針，信其創始必早。指南針的發明應當是壹個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，也應以不同的形式出現，王先生也只能給出壹個時間區間。
觀點之二
李約瑟的觀點，順序的磁偏角，先向東後偏西，體現在中國堪輿羅盤的設計的同心圓，這些同心圓壹直存留至當代。勿容置疑，磁羅盤在中國用於堪輿目的很久以後，才被用於航海。但是航海羅盤確是中國人的發明，它可能發生在十壹世紀以前的某個時期或更早的時期。李約瑟在此段中對指南針，磁偏角、羅盤等問題論述的清楚，雖然有些論斷過於武斷，但是對中國指南針的發明問題，做出了壹個總結性的論斷。
潘吉星先生在王振鐸先生與李約瑟先生研究的基礎之上加以總結，但可以明顯看出他比較同意李先生的觀點，對於李約瑟先生所提到的幾個材料在《中國古代四大發明源流外傳及世界影響》壹書作了詳細地論述與闡述。但同時也和李約瑟先生壹樣，在有些問題上過於武斷，明顯的證據不足，讓人難以信服。
如他在書中所述：但從司南儀到指南針中間經歷了幾個技術過渡，這些過渡發生在魏晉南北朝至唐代。他這種論斷性的結論沒有太多的材料支持。但此結論在大體上是沒有錯的。潘吉星先生和李約瑟先生壹樣把崔豹《古今註》中的蝌蚪，蝦蟆，(青蛙)子也，壹名懸針，壹名玄魚。作為從勺到針的過渡來看。他說：將在空中的磁針與方位盤配合，在晉南北朝曾經用過，確能指南，從而實現了李約瑟先生說的fromthespoontotheneedle(從勺到針)的過渡。潘吉星先生在同壹本書中也對水羅盤的出現時問做出了論斷。他說：有證據顯示，9世紀唐代堪輿羅盤制造者已經做出了這決定性的壹步。在同壹頁中，他再壹次強調說：晉南北朝開始對司南作技術改進，而在唐代後期完成從司南向羅盤的轉變，北宋人享受這些技術成果並使之發揚，歷史的發展脈絡應是如此。進壹步對指南針的發展脈絡做出了闡述。潘吉星在李約瑟先生研究的基礎之上，吸收了王振鐸先生的部分觀點，對指南針的發明時間與過程重新作了壹個界定，雖然依然有部分不妥之處，但總體來說，是科技史上的壹個進步。麗另外壹些學者，或是沒有新材料而做出驚人的論斷，或是材料不足，僅憑某壹材料片段做出新的論斷，但總體來說均未能讓眾人信服，影響亦不是很大。而把指南針起源論斷於唐代。姑且不論此論斷的正確與否，單依此材料根本不能得出此種論斷。
觀點之三
在成都民間收藏族的藏品中，發現了壹件極具學術研究價值的玉(石)器，它是由七塊玉(石)板拼接而成，正面是圖形，反面是古文字，特別是在第4塊玉(石)板上的中間，有壹個圓形圖案，其上放置了壹個類似半個地球的東西。在這個地球的頂部(北極)有壹個直徑4cm的小洞，其中插有壹支玉(石)的指南針，在圓形圖案上還有東、南、西、北四個古文字。依據現有學科專業知識分析，這四個古文字與我們今天在進行地質填圖時所使用的羅盤上的東、南、西、北的方位字壹樣，除東字外，其余南、西、北三個字均與甲骨文不同。在三星堆玉(石)器上發現指南針很重要，那種認為指南針最早出現在春秋戰國時代的觀點由此會被徹底推翻，文獻中曾提及的黃帝發明指南車壹事，但至今只是推測，未見考古實物，而三星堆地區玉(石)器上指南針的發現把中國指南針的發現史推到了伏羲時代。三星堆發現的指南針是玉(石)的，不會轉動，是象征性的。
指南針早起形制在中國的方位文化中經歷了從天文學方法定位再以磁學方法制成司南，最後由司南演變成指南針的三個階段，隨之而來的是測定方位技術的不斷完善。
司南
司南是最早的磁性指向器。司南之稱，始於戰國（公元前475年公元前221年），終止於唐代（公元618年公元907年）。因為司南古義不斷演化，使它與壹系列的古代發明結下了不解之緣。
記載司南的最早的文獻是《鬼谷子》，其中寫道：鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也。(謀篇)從《鬼谷子》中的記載可以看出，鄭人去取玉，必須要帶上司南，就是為了避免方向的迷失。
在提到司南的文獻中，王充的記述是最重要的，他明確指出：司南之杓，投之於地，其柢指南。(是應篇)其中的杓是指勺子。具備這種指南性能的司南，應是磁性指向器。但是，這裏的地是指古代械盤中的地盤。械盤是秦漢時期發明的，用於遊戲或占蔔。在地盤的四周刻有24個方位，中心刻有象征北鬥七星的標誌。中國現代著名的科技史家和文物復制專家王振鐸曾依據這些記載成功地復原了漢代的司南(如圖1所示)。
圖1司南模型(王振鐸復原)勺形司南尚無實物出土，
但漢代畫像石上，有類似勺形司南形象的畫面(如圖2所示)，這表明王充的記載應該是可信的。在這幅石像中，可看到，畫面主體是魔術師和雜技演員在表演，上面壹行人是貴族觀眾，右上角的小方臺上放著壹個疑似司南的長柄匙(見畫面外小插圖)，壹個人在跪著觀察它。
圖2藏於蘇黎世裏特堡博物館的漢代石浮雕(本圖引自李約瑟《中國科學技術史物理學卷》)從所留下的材料看，利用磁石指極性的司南就是磁性指向器具有的最早的形制。
磁體定向裝置的出現，就使人從靠觀察天體定向的被動性轉向靠地磁定向的主動性。人類最早的磁體定向裝置，是以天然條狀磁石制成的司南，它出現後在中國戰國末期(前三世紀)而在漢代得到進壹步的發展。司南儀的出現具有重要歷史意義，因為它是以與天文定向原理截然不同的磁學原理制成的新型導向裝置，在任何天氣條件下都能晝夜工作，迅速指出方向，操作簡便易於攜帶。
最初，司南指測影的表桿。如《韓非子有度篇》說，故先王立司南，以端朝夕。端朝夕即正東西，引申為確定東西南北方向。立司南來源於殷商甲骨文中的立中和戰國時的立朝夕，它們的意思都是立表以測日影。
磁勺
磁勺是壹種天然磁石琢成的勺形指向器，當它被發現的時候，其狀取法北鬥七星，名稱則沿用司南。古文司南可以推定為磁勺的至少有《鬼谷子》、《論衡》、《玄覽賦》、《飄賦》四項記載。《宋書禮誌》引《鬼谷子》曰：鄭人取玉，必載司南，為其不惑也。《鬼谷子謀篇》至遲成書於西漢，或許是先秦之書，其中關於鄭人取玉，必載司南的傳說，暗示了磁勺與玉器業的聯系，甚難加工的磁勺應是玉工高手的傑作。
東漢王充的的《論衡是應篇》說：司南之勺，投之於地，其柢指南。句中的地壹般解釋為地盤，也可能是池字誤寫。這句話應釋為：勺狀的司南，放在地盤上（或投入盛有適量液體（如水銀）的容器中），它的勺柄必然自動指向南方。
此後，梁元帝蕭繹的《玄覽賦》說：見靈烏之占巽，觀司南之候離。唐韋肇的《飄賦》說：挹酒漿，則仰惟北（北鬥）而有別；充玩好，則校司南以為可。再次介紹了司南（磁勺）的功用和形狀。
磁勺的實物雖然迄今尚未發現，但與此有關的文物至少有兩件。壹是瑞士蘇黎世的Rietberg博物館中所藏的壹塊公元114年的東漢畫像石，其右上角有壹人正在觀測壹件可能是司南之勺的東西。二是那誌良《玉器通釋》上冊著錄的壹件司南佩古玉器，此玉長不過寸許，壹端琢成壹個小勺，壹端琢成壹個圓形的小盤，中間有壹個橫穿。司南佩的制作年代不明，推測為唐代之物。
除了上述的表和磁勺之外，司南又是指南車、指南舟和報時刻漏的代稱。晉人葛洪所作的《西京雜記》中提到的司南車即半自動機械裝置指南車。《宋書禮誌》記載：晉代又有指南舟。南朝任昉的《奉和登景陽山》詩吟道：奔鯨吐華浪，司南動輕枻。詩中的司南即指皇家園池中的指南舟，可是，指南舟究竟怎樣導航，至今依然是壹個迷。唐代大詩人杜甫的詠《雞》詩雲：氣交亭育際，巫峽漏司南。意謂夜半零時正，詩人恰聞司南的報時之聲。
磁針的發明
指南針的發明應當是在壹個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，應以不同的形式出現。唐代堪輿家的活動相當活躍，並開始強調方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當務之急。於是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質指向器及水浮磁針應運而生。
活動於唐開元年間（713741年）的山西堪輿家丘延瀚，被後世堪輿家推崇為堪輿術三針（正針、縫針和中針）中最早出現的正針法的創始人。明代雅好科技的寧獻王朱權則在其《神機秘籍》中說：針法古無所傳，自昔玄真始制。玄真即唐代浙江金華道家張誌和（約730約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關的記載。然而，這個道號不禁使人聯想到舊題晉崔豹所作的《古今註》中把蝌蚪稱為玄針。其文曰：蝦蟇子，曰蝌蚪，壹曰玄針，壹曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生。十世紀時馬縞的《中華古今註》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發明和應用從形狀和性能上聯系到了壹起。
關於指南魚的制備方法，見於北宋曾公亮等利用前人資料編撰的《武經總要》。《武經總要》前集卷十五載其法曰：用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。這種方法利用地磁場使鐵片磁化，並知道魚形鐵片微向下傾斜對磁化有利，實際上已發現近代科學中所謂的磁傾角的影響。使用時，指南魚浮於水面，與水浮磁針的原理是壹致的。
水浮磁針的制作方法首見於北宋沈括的《夢溪筆談》卷二十四，其文曰：方家以磁石摩針鋒，則能指南。這種方家在實踐中總結出來的鋼針磁化法，經過沈括之手公布於世，有力地促進了磁針在堪輿和航海兩大領域中的應用和普及。指南針進入到實用磁針的階段，對裝置方法的研究提到了議事日程。沈括全面研究和比較了水浮法、置指爪法、置碗唇法及縷懸法的優缺點，認為縷懸法最佳。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。現代磁強計中懸掛的小磁鐵，就采用了此相似的方法。磁針指的精度，與司南及指南魚不可同日而語，故磁針的發明，很快導致了磁偏角的發現。
五代亂世的《管氏地理指蒙釋中第八》曰：磁針體輕而徑所指必端應壹氣之所召，土曷中而方曷偏，較軒轅之紀，尚在星虛丁癸之躔。軒轅黃帝時代的磁偏角，作者以為尚在星（午）虛（子）丁癸方向，而當時針指坎離定陰陽之分野，格偏壬丙探僭越之津涯。偏角變為南偏東15?。
由於堪輿術的神秘性，中國唐宋堪輿著作在流傳中又相互影響，有所增刪，要從眾多早期堪輿著作中理出磁針、磁偏角以至羅盤的發明、發現年代，誠非易事，然而，北宋司天監楊惟德於慶歷元年（1041年）奉命編撰的相墓大全《塋原總錄》卷壹位磁偏角的發現訂定了下限。書中說：客主的取，宜匡四正以無差，當取丙午針，於其正處，中而格之，取方直之正也。這裏明確地記載了丙午針，即後世沈括在《夢溪筆談》卷二十四中所說的磁針常微偏東，不全南也。在西方，直到13世紀才知道磁針偏南。1429年哥倫布（ChristopherColumbus，14511506年）橫渡大西洋時，正式測到磁偏角現象。
中國發現了元代水浮法指南針瓷碗。1959年，在遼寧旅順甘井子元代墓葬中出土了兩件磁州窯白釉褐花大碗，大碗內底部彩繪兩個同心圓，圓內繪並排的三點，中間壹線相連。乍看此圖形似壹個不規則的王字，故被稱為王字紋碗。碗外底圈足內又墨書壹個針字。經科技史學家王振鐸先生研究證實，這種碗就是航海時指示方向所用的針碗。它的使用方法是這樣的：針碗的水面上漂著穿在浮漂上的磁針，碗內底的王字形標誌則有助於標明方向。先將王字中的細道與船身中心線對直，如船身轉向，磁針便和該細線形成夾角，從而顯示航向轉移的角度。類似的碗在江蘇丹徒照臨村元代窖藏和河北省磁縣漳河故道元代沈船內都有發現。
羅盤的發明與西傳
磁針問世後，先後用於堪輿和航海。為了使用方便，讀數容易，加上磁偏角的發現，對指南針的使用技巧提出了更高的要求，方家首先將磁針與分度盤相配合，創制了新壹代指南針羅盤。不過有些場合，碗中的水浮磁針仍在使用，故沈括《夢溪筆談》卷二十四稱水浮多蕩搖。江蘇、河北和遼寧旅大曾出土元代的不帶刻度的指南針專用針碗。當航船還在使用浮針加針碗時，堪輿羅盤卻遠遠地跑到了前面。
考古資料表明，堪輿家選擇墓穴采用二十四向表示法大約始於唐末。南唐何溥主持建徽城，看風水時也用二十四向表示法。何溥所撰的《靈城精義》理氣章正訣中說，地以八方正位，定坤道與輿圖，故以正子午為地盤，居內以應地之實。天以十二分野，正躔度之次舍，故以壬子丙午為天盤，居外以應天之虛。作者、時代不明的《九天玄女青囊海角經》理氣篇中有壹段幾乎相同的文字，兩者應同出壹源。
羅盤古稱地螺、地羅。南宋曾三聘的《因話錄》（作於公元1200年前後）子午針條說：地螺，或有子午正針，或用子壬丙午間縫針。曾三聘是江西臨江俯峽江（今江西西清江）人。離峽江不遠的江西臨川，於1985年出土了世界上最早的堪輿旱羅盤模型，正可與《因話錄》的記載相互印證。1985年5月，江西臨川南宋朱濟南墓（葬於1198年）出土了座底墨書張仙人的瓷傭壹式兩件。風水先生張仙人傭，左手抱壹羅盤。值得註意的是，該羅盤的磁針與水羅盤的磁針根本不同，中部增大呈菱形，菱形中央有壹明顯圓孔，明確現象地表示這是壹種用軸支承的旱羅盤。
中國的磁針和羅盤先後經由陸水兩路西傳，曾給人類的文明的進程帶來重大的影響。以前史學界認為磁針在水中的水羅盤與指南針壹脈相承，是中國的發明，但旱羅盤是歐洲所發明，16世紀才經由日本船傳入中國。而今臨川羅盤證明：旱羅盤的發明權也屬於中國。
最初形制
磁石指極性與磁性指向器的最初形制對於磁石吸鐵性的認識和應用，傳說，秦皇宮的磁石門可防止身帶鐵刃的刺客進入。文獻中對磁石吸鐵現象多有記述，如戰國時期成書的《呂氏春秋》、西漢時期成書的《淮南子》和東漢王充的《論衡》，這些作者都提到磁石吸鐵現象，玳瑁和琥珀等物體能吸引某些輕小物體的現象。王充指出，這些現象是感應(壹種超距作用的看法)的作用，但似乎並不知道電感應和磁感應的區別。指南針是用天然磁石制成的，要發明指南針，就要研究磁石的指極性。
磁化技術和磁偏現象的記述北宋時磁化技術取得了突破，這些技術加速了磁性指向器的普及，並且導致指向器形制新的演變。
曾公亮的《武經總要》中提到壹種新型的磁性指向器指南魚，同時還能看到，制作指南魚的關鍵是鐵的磁化。曾公亮的記述是：以薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止。(卷15)曾公亮實際上是利用地磁場對剪成魚形的鐵片進行磁化，這是歷史上人類尋求新的磁化技術上的壹個突破。但是，由於使用時要放在水面，鐵片要盡量薄。這也是重要的提示。
指南魚的磁性是很弱的，作為壹種天然的缺陷，圓形的魚首也使它的指向精度受到限制。雖然這種簡易的磁化技術使指南魚的制作容易了許多，但它的形狀造成與勺形司南有類似的缺陷。
同樣，具有實用性的磁化技術，與曾公亮同時代的沈括在《夢溪筆談》中也有記載。他寫道：方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。(卷24)這種形制易流行、且簡單，磁化效果也相當好，特別是，它對指向器形制的改進產生了另壹個突破針狀。用針指向，它的指向精度可以得到極大的提高。這樣，司南就衍變成了指南針，而且這種指南針也更容易普及了。無疑，這是磁性指向器形制的最重要的改進。
由於指針指向精度得以提高，人們在使用指南針時很快就註意到，它所指的方向有時並非正南，這就是磁偏現象然常微偏東，不全南也。
實際上，在寫於慶歷元年(1041)的《塋原總錄》中，比沈括稍早些的楊維德已經記載了指南針和磁偏角的存在．他寫道：匡四正以無差，當取丙午針。於其正處，中而格之，取方直之正也。(卷1)這裏說的針就是磁針，而丙午針是指磁針在靜止時，針指的方位是24個方位中丙位和午位的結合部，也就是南偏東約7。5?。這與沈括的微偏東是壹致的，但楊維德的說法更早，描述也更精確些。