A magnetita se forma em pequenas quantidades intercaladas com muitos minerais ricos em ferro, mas só forma corpos de cristais por conta própria quando o magma máfico, um magma muito líquido carregado com elementos pesados, esfria lentamente o suficiente para que os cristais individuais se agrupem. A magnetita também pode se formar durante o metamorfismo do calcário impuro rico em ferro.
A formação de magnetita durante o metamorfismo geológico do calcário ocorre apenas com o calcário que se formou antes que os níveis de oxigênio na Terra fossem suficientes para o ferro dissolvido se acumular nos oceanos. Esse ferro atingiu níveis onde se aglomerou e se solidificou na água do oceano, formando minérios de ferro no fundo do mar. Parte desse minério de ferro, ao passar por processos geológicos envolvendo calor e pressão, tornou-se magnetita. Desde então, os organismos fotossintéticos aumentaram muito os níveis de oxigênio na Terra, e o ferro não persiste mais nos oceanos, pois é oxidado muito rapidamente.
A magnetita é um dos poucos materiais magnéticos que ocorrem naturalmente e, à medida que se forma, seus pólos magnéticos se alinham com os da Terra. Uma vez formada, no entanto, o alinhamento magnético da magnetita não muda, mesmo que o campo magnético da Terra mude. Esta propriedade fornece aos cientistas um registro de como os campos magnéticos da Terra se comportaram há bilhões de anos.
