指南针是一种磁性的指向器，与方向盘相结合就成为罗盘。指南针的发明对人类文明的发展具有举足轻重的作用，它与造纸术、印刷术和火药并称为中国古代四大发明。指南针的创制要有一定的磁学知识基础，包括知道长条磁棒有自取南北方向的性质，磁感应、磁极性、磁吸引与磁排斥的性质，以及地磁偏角的知识，即指南针所指南北方向与地理南北方向不完全重合，它们指向间的夹角称为地磁偏角。事实上，指南针的出现及其应用于航海，再结合中国古代的造船技术、航海技术和天文学知识，无疑对中国和世界航海事业的发展产生深远影响。

然而，指南针并不是凭空创造的，它的前身是司南。司南是一种人工磁性指向器，也是人类历史上最古老的指南装置。根据东汉学者王充在《论衡•因是篇》中记述，司南像一把舀汤、舀酒浆的勺子，将它放置于占卜用的光滑地盘上，其柄会指向南。从天然磁石制造的司南到以磁化方法制造的指南针，无论在科学方法还是科学认识的层面上，都是一个巨大的进步。从司南到指南针的过渡阶段大约是在唐宋之际，也就是九世纪到十世纪期间。入宋以后，有关指南针的文献突然丰富起来。而比司南更古老的是方位盘。只要将磁针放在方位盘上，这个方位盘就成为罗盘，可以确定南北方向。方位盘大概源于上古的方向图，早在公元前3000—前4000年间，一些陶器已绘有似乎是表示方向的图画。公元前4000年左右的大汶口文化彩陶残片上绘有方心八角形图案。

在中国古代方位关系到五行风水，所以由此而衍生出来堪舆罗盘。早期的堪舆罗盘是方形的，它是由汉代式占用的地盘演变而来。《黄帝宅经》记载了一幅地盘图，此书是一本相宅书，虽托黄帝之名，实则成书于唐代。这个地盘也是早期的罗盘。中央的方框是个水池，用来盛水并放上指南针；方框内是以八卦表示的方位，方框外周是以八干十二地支表示的20个方位，其他为堪舆占卜用语。随着时间推移，方形罗盘发展为圆形罗盘。然而，无论是方形还是圆形所有的堪舆罗盘都可以作为航海罗盘来使用。但是，航海罗盘不需要多层刻度圈和卜辞，因为它们会干扰舵手的视线。航海罗盘要求简单的刻度方向，使人一看就明了。事实上，正是航海罗盘的出现改变了世界文明和中外航海事业的发展。

中国的海岸线长约一万八千公里，造船与航海都有悠久的历史。初时，人们只是在本土沿海航行，随着造船、航海和导航技术日益精湛，后来已航行至近邻朝鲜、日本和东南沿海地区。从两汉起，已开辟了印度洋航线，此后历代航海日益发展，至唐代形成了海上丝绸之路，或称陶瓷之路，中国商船将大批陶瓷器贩运至红海西北角的大秦帝国（罗马），甚至非洲东海岸。宋代以后，由于使用罗盘导航，航线增多，航海更可横越印度洋和非洲东海岸。简而言之，在世界航海史上，从中国或东方经过印度洋、绕过非洲好望角直达欧洲大陆的整个海上航线，有一半是中国人所开创的。指南针和牵星术引导中国人横越印度洋，这又为欧洲人东来奠定了海上一半航线的基础。