古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種“指南魚”。北宋時，曾公亮在《武經總要》中記載了制作和使用指南魚的方法。他描述了如何將薄鐵葉剪成魚形，燒紅后在子午線方向磁化，然后蘸水固定磁性，以魚尾對準子位。沈括在《夢溪筆談》中提到另一種方法，用磁石摩擦縫衣針，使其帶上磁性。這兩種方法對指南針的應用和發展起到了重要作用。沈括在《夢溪筆談》中還詳細介紹了四種磁針的裝置方法：水浮法、碗唇旋定法、指甲旋定法和縷懸法。每種方法都有其優缺點，沈括認為縷懸法最為理想。這些方法為后來指南針的發展奠定了基礎。南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一種指南魚和指南龜的制作方法。指南魚是用木頭刻成魚形，內置天然磁鐵，魚頭指南。指南龜則是將磁石放置在木龜腹內，安放在尖狀立柱上，可自由旋轉指南。這些發明為后來的旱羅盤提供了雛形。為了確定方向，除了指南針，還需要方位盤配合。最初指南針沒有固定的方位盤，隨著測方位的需要，出現了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤、水羅盤和旱羅盤。盤面刻有二十四方位，磁針浮于水面，指向方位。地球的兩個磁極和地理的南北極并不完全重合，磁針指向的是磁極，存在磁偏角和磁傾角。北宋《武經總要》在談到用地磁法制造指南針時，就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》中指出磁偏角的存在，使指南針的指向更加準確。指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。先民們在實踐中進一步了解了磁的性質，并試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，使用磁鐵制造的宮門可以吸住刺客的劍，馬隆利用磁石堆阻敵兵，這些故事都反映了古代人們對磁石應用的認識。磁石的性質在南北朝時已為我國先民所認識。陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法，這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。古代先民對磁現象的觀察和研究，不僅促進了指南針的發展，也為后來的磁學研究奠定了基礎。