化学成分：FeO31.03，Fe2O368.96。其中Fe3的类质同像代替有Al3、Ti4、Cr3、V3等;替代Fe2的有Mg2、Mn2、Zn2、Ni2、Co2、Cu2、Ge2等。当Ti4代替Fe3时，伴随有Fe2—Fe3、Mg2—Fe2和V3

磁铁矿—Fe3;Ti亦可以钛铁矿或钛铁晶石的细小包裹体呈定向连生形式存在，系由固溶体出溶而成。在>600℃时，形成磁铁矿FeFe2O4—Fe2TiO4完全固溶体，矿物结构式：Fe3[Fe21-xFe31-2xTi4x]O4(0≤x≤0.2);Fe31.2-xFe2x-0.2[Fe21.2Fe30.8-xTi4x]O4(0.2≤x≤0.8);Fe32-2xFe22x-1[Fe22-xTi4x]O4(0.8≤x≤1);其中方括号中的阳离子为八面体配位。在>500℃时则形成FeFe2O4—FeTiO3完全固溶体;随温度的下降，固溶体发生出溶。

当Ti4代替Fe3，其中TiO2在25%时称含钛磁铁矿，TiO2在25%者称钛磁铁矿。含钒钛较多时，则称钒钛磁铁矿。含铬者称铬磁铁矿。钛磁铁矿与钒钛磁铁矿在高温时形成固溶体，温度下降时发生出溶，在光片中可看到钛铁矿在磁铁矿晶粒中生成的显微定向连生常沿磁铁矿的八面体裂开分布，叫钛铁磁铁矿。磁铁矿中的Fe2可被Mg2代替，构成磁铁矿-镁铁矿完全类质同像系列。