根据经典电磁学，描述磁场的基本物理量是磁通量密度（B）、磁场强度（H）、磁极化强度（J）和磁化强度（M）。磁通量密度又称为磁感应强度，是表征磁场特征的基本物理量，其定义由Biot-Saval定律给出，代表单位面积中的磁通量或单位电流元在磁场当中所受到的力。磁场强度是一个由磁通量密度导出的物理量，即
岩石物理学基础
式中：μ0为真空或空气中的磁导率，其数值为μ0=4π×10-7H/m（亨利/米），
J=μ0M （4-1-2）
其中，磁化强度M代表单位体积内的磁偶极矩。在各向同性的条件下，
M=χ（m）H （4-1-3）
因此，
B=μ0μrH=μ0（1+χ（m））H （4-1-4）
式中：χ（m）和μr=1+χ（m）均是无量纲的物理量；χ（m）为磁化率；μr为相对磁导率。
在各向异性条件下，磁化强度矢量M和磁场强度矢量H的方向不一致，磁化率变为二阶张量（矩阵），即
岩石物理学基础
从而，
岩石物理学基础
式中：U为二阶单位张量；μr为相对磁导率张量。
类似地，在各向异性条件下，磁化强度和磁场强度之间的数学关系变为
岩石物理学基础
这说明，在各向异性条件下，磁通量密度和磁化强度的每一个分量都是磁场强度各分量的线性组合。
磁化率是刻画物质磁性的基本物理量。因此，对物质磁性的研究主要是研究其磁化率。由公式（4-1-5）可知，磁率张量χ（m）中共含有9个分量。由于能量守恒定律，χ（m）中的交叉项相等，即
在国际单位制（SI）中，磁通量密度和磁极化强度的单位是Tesla（特斯拉，T），即
1T=1V·s/m2 （4-1-8）
磁场强度和磁化强度的单位是A/m（安培/米）。在实际工作中，Tesla显得太大，因此一般取其1/109，称为Nano-Tesla（纳特，nT）。
国际单位制（SI）是目前磁学单位的标准。在历史上，在磁学和电学中曾出现过厘米克秒静电单位制（简称为 CGSE 单位制或 esu 单位制），厘米克秒绝对电磁单位制（简称为CGSM单位制或emu单位制），绝对高斯单位制（esu和emu的混合单位制）以及实用单位制（也称为MKSA单位制）。
在过去的地球物理图书或资料中，磁场的单位采用的是电磁单位制。在这个单位制中，磁场强度和磁化强度的单位是奥斯特（Oe），磁通量密度和磁极化强度的单位是高斯（Gs）或伽马（γ）。电磁单位制与国际单位制的换算关系是：1Gs