Fe3O4 具有立方类尖晶石族结构，由氧离子以立方密堆积排列组成，其中所有 Fe2+ 离子占据八面体位置的一半，而 Fe3+ 则均匀分布在剩余的八面体位置和四面体位置。

FeO（无磁性） 和 γ-Fe2O3（有磁性） 都具有相似的立方密堆积氧离子阵列，这解释了这三种化合物在氧化和还原反应中易于互换的原因，因为这些反应对整体结构的影响相对较小。

Fe3O4 的亚铁磁性是由于八面体位置上的离子电子自旋耦合，而四面体位置上的离子自旋耦合但与前者反向平行。zui终结果是两组的磁性贡献不平衡，从而产生*磁性。

在熔融状态下，实验约束模型表明，铁离子平均与5个氧离子配位。液态下，配位点分布不均。

Fe3O4可用作黑色颜料。

Fe3O4在哈伯法变换反应中用作催化剂。铁触媒铁触媒是合成工业中普遍使用的多成分催化剂，主体成分为氧化态铁（Fe₃O₄），并含有K₂O、Al₂O₃、CaO等助催化剂后者使用由氧化铬稳定的氧化铁HTS（高温变换催化剂）。 这种铁催化剂在反应器启动时被还原，将α-Fe2O3和Cr2O3还原为CrO3，生成Fe3O4。