Cuando Cristóbal Colón cruzó el Atlántico en 1492 en busca de las Indias, notó que la aguja de la brújula se desviaba ligeramente de la dirección norte indicada por las estrellas y que la desviación cambiaba a medida que se alejaba del continente. Sin embargo, no fue hasta alrededor de 100 años después que William Gilbert logró explicar la desviación, al considerar que la Tierra era un imán gigantesco, con sus polos magnéticos situados a cierta distancia de los polos geográficos (los polos geográficos son los puntos de la superficie terrestre por donde pasa su eje de rotación). De ahí que la brújula apunte siempre directamente al polo magnético, y no al polo geográfico. La diferencia entre la lectura de la brújula y el norte verdadero se llama declinación magnética y se ilustra en la figura. Los polos magnéticos se encuentran a una considerable distancia de los polos geográficos; el polo sur magnético se encuentra cerca de la isla de Bathurst, en el norte de Canadá, a unos 1600 km del polo norte; el polo norte magnético se encuentra cerca de la Tierra Adelia de la Antártica, a unos 2600 km del polo sur.

La aguja magnética se orienta a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético de la Tierra, señalando su polo norte hacia el polo sur magnético de la Tierra, que se encuentra a más de 1000 km de su polo norte geográfico.

Como los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con sus polos geográficos, la dirección de la aguja magnética tampoco coincide de los meridianos geográficos. El ángulo entre el meridiano geográfico de una localidad dada y la dirección de la aguja magnética se llama ángulo de declinación.

El conocimiento de la declinación magnética en cada lugar de la Tierra es esencial para la navegación, pues a partir de ella se puede determinar el meridiano geográfico y el polo norte geográfico, y conocer la orientación de la aguja magnética de la brújula.

La naturaleza del campo magnético de la Tierra no está del todo establecida. Se cree que el campo magnético de la Tierra es consecuencia del comportamiento de las partículas radiactivas en el núcleo de la Tierra, junto con las fuerzas provocadas por su rotación. Los científicos creen que las corrientes de convección de metal fundido cargado que circulan en el núcleo de la Tierra son las fuentes de este campo magnético. El campo magnético protege la Tierra, desviando las partículas con alta energía procedentes del Sol: sin él la vida en la Tierra sería imposible. El campo magnético se debilita e invierte cada varios siglos, como parte de un ciclo natural. Cuando se producen las inversiones de los polos magnéticos puede haber períodos en los que está ausente, provocando dificultades a los animales que lo utilizan para orientarse. Se ha encontrado que la posición de los polos magnéticos cambia considerablemente con el tiempo, fenómeno conocido como deriva polar. Se ha dado incluso el caso de que la deriva polar se invierta; es decir, que el desplazamiento de los polos cambie de sentido o retroceda.