指南針是一種磁性的指向器，與方向盤相結合就成為羅盤。指南針的發明對人類文明的發展具有舉足輕重的作用，它與造紙術、印刷術和火藥並稱為中國古代四大發明。英國哲學家弗蘭西斯‧培根（Francis Bacon，1561—1626年）在《新工具》一書中指出：「印刷術、火藥和指南針，這三種發明把世界上各種事物的全部面貌和情況都改變了，並因此而引起無數的變化，任何帝國、教派對人類的影響仿佛都不及這些機械性的發現。」事實上，指南針的出現及其應用於航海，再結合中國古代的造船技術、航海技術和天文學知識，無疑對中國和世界航海事業的發展產生深遠影響。

從天然磁石製造的司南到以磁化方法製造的指南針，無論在科學方法還是科學認識的層面上，都是一個巨大的進步。從司南到指南針的過渡階段大約是在唐宋之際，也就是九世紀到十世紀期間。入宋以後，有關指南針的文獻突然豐富起來。人們不僅製造了各種指南針，而且分別發現了不同的磁化鋼片、鋼針的方法，還發現了地磁偏角。因此，宋代以後可說是指南針的時代。

最早利用地磁場製造指南針的記載：宋初曾公亮（公元999—1078年）於1040 —1044年間寫成了《武經總要》。書中指出了兵家製造指南針的方法，不過，這種指南針不是將縫紉鋼針與磁石直接磁化做成的，而是將薄鋼片剪成魚形，通過地磁場磁化而成，這種指南針又稱指南魚。

北宋沈括被稱為中世紀最偉大的科學家之一，他的名著《夢溪筆談》被國際科學史界譽為「中世紀的科學座標」。《夢溪筆談》詳細地記述了指南針的製造、安裝方法和磁偏角。沈括寫道：「以磁石磨針鋒，則銳處常指南，亦有指北者。」、「方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。」

南宋末年，陳元靚在《事林廣記》中記述了他設計的指南針的製造方法。他的指南針分別稱為指南魚和指南龜，其指南魚與曾公亮的指南魚完全不同。指南魚製造方法：將一塊與拇指一般大的木塊刻成魚形，魚腹內開一長竅、裝入一小條形磁鐵，然後用蠟填平魚腹竅，以一鋼針從魚口插入魚腹，並使它與磁鐵相接觸，鋼針一半伸出魚口外。將此木魚浮入水中，以手撥轉鋼針，鋼針會指南而靜止。指南龜製造方法：將一塊與拇指一般大的木塊刻成龜形，龜腹內裝入一小長條磁鐵，鋼針從龜尾插入與磁鐵相接觸。龜腹挖一小圓凹形，以便用竹釘支撐龜體。指南龜可說是近代樞軸支撐的旱羅盤的始祖。