Järnmalm är vilken bergart som helst som innehåller en användbar mängd järn. Vanliga malmmineraler inkluderar hematit, magnetit, limonit och siderit, och dessa finns ofta tillsammans med olika silikater. Även om järn inte förekommer i sin rena form i naturen, innehåller vissa sorters malm upp till 70 % järnatomer. Järnmalm består av syre- och järnatomer bundna till molekyler. För att skapa rent järn måste man ta bort syre från malmen och bara lämna kvar järnatomer, vilket är kärnan i raffineringsprocessen.
För att få bort syreatomerna från malmen krävs värme och en alternativ atompartner för syret att binda till. Kol fyller denna roll fint, och är lättillgängligt i form av vardagskol, eller koks, en form av kol gjord av kol. Kolatomerna binder till syret i malmen för att skapa koldioxid och kolmonoxid, gaser som flyr ut genom en skorsten. Eftersom järnmalm vanligtvis innehåller silikater, som inte binder till kolet, stannar dessa kvar i järnet efter att det har raffinerats, vilket skapar smidesjärn, en formbar och stark form av metall som använts av smeder genom historien.
För att skapa en ännu renare form av järn, känd som tackjärn, måste kalksten tillsättas i blandningen och värmen ökas. Detta görs nutida i den siloliknande strukturen som kallas en masugn. Kalciumet i kalksten binder sig till silikaterna i malmen och skapar ett material som kallas slagg, som flyter ovanpå det rena flytande järnet. Järnet dräneras med jämna mellanrum i en form från en port i botten av masugnen, där det svalnar. Tackjärnet kan sedan omvandlas till smide genom att blanda det med kisel, eller bearbetas vidare för att skapa stål.
Stål är en form av järn blandat med 0.5 % – 1.5 % kol men inget syre, silikater eller andra föroreningar. Denna metall är mycket svårare att bearbeta än smidesjärn, men är mycket starkare. Järn kan blandas ihop med olika andra element för att skapa legeringar med önskade egenskaper, såsom lätthet eller motståndskraft mot rost (rostfritt stål).
Eftersom järn är så vanligt (som utgör 5% av jordskorpan), starkt och relativt lätt att bearbeta, spelar det en mycket intim roll i den mänskliga civilisationen. Ungefär 98 % av all malm som levereras över hela världen används för tillverkning av järn eller stål. Ytavlagringar är rikligt tillgängliga i de flesta geografiska områden. Forntida civilisationer som nådde tröskelnivån för teknik som krävdes för att smälta järnmalm åtnjöt avgörande fördelar gentemot sina konkurrenter, vars brons- och kopparvapen inte var någon match för järnbruk.