O núcleo interno é a camada mais profunda da Terra e é uma bola de ferro sólida com aproximadamente 1.500 milhas de diâmetro. Embora seja extremamente quente, o ferro não pode derreter devido à alta pressão. O núcleo interno também consiste em níquel e enxofre e quantidades menores de outros elementos além do ferro.
Os metais são comprimidos e forçados a vibrar como sólidos. A tremenda pressão faz com que o núcleo interno se transforme em uma massa sólida. As altas temperaturas atingem até 9.000 F e as pressões são de quase 45 milhões de libras por polegada quadrada, o que é 3 milhões de vezes a pressão do ar ao nível do mar. Abaixo da superfície da crosta, o núcleo interno se estende por 3.200 milhas adiante. A maior parte dessa camada é composta por ferro, mas os cientistas teorizam que ela também contém outros elementos, como enxofre, potássio e carbono. Os núcleos interno e externo criam o campo magnético da Terra. A rotação da Terra faz com que o núcleo gire, o que leva à criação de um efeito que mantém o campo magnético da Terra. O núcleo interno não está ligado ao manto e constitui 1,7 por cento da massa da Terra. Métodos indiretos, como tomografia sísmica, são usados para estudar o núcleo e determinar suas propriedades.