Neka od svojstava željeza uključuju jaku otpornost na visoke temperature, savitljiv i duktilan materijal te izvrstan vodič za električnu i toplinsku energiju. Kada je u pitanju fizička struktura, neka svojstva željeza uključuju da je metal i krutina. Što se tiče izgleda, željezo ima svojstva kao što su sivkasta boja, sjaj ili sjaj te opća tvrdoća. Vrlo jedinstveno svojstvo željeza je njegova sposobnost stvaranja jakog magnetskog polja oko sebe, što objašnjava zašto Zemlja ima magnetsko polje, budući da je jezgra planeta vrlo bogata rastaljenim željezom.
U svojoj normalnoj fazi, željezo je klasificirano kao krutina, a njegova gustoća je oko 7.87 g/cm-3, što ga čini osam puta gušćem od vode. Budući da je čvrst metal, željezo zahtijeva neuobičajeno visoku temperaturu da bi se otopilo, prokuhalo i isparilo. U fizičkoj kategoriji, svojstva željeza uključuju točku taljenja od 2800.4°F (oko 1538°C) i vrelište od 5183.6°F (oko 2862°C). Također je potrebna značajna količina energije, točnije 340 kJ/mol -1, da se željezo pretvori u plinovitu fazu i ispari. Ove stvarno visoke temperature upućuju na to da je željezo snažan i učinkovit materijal za izgradnju strojeva i infrastrukture — zapravo, najšire i najčešće korišteni među svim metalima.
Željezo, kao čvrsti element, može imati čestice koje su kompaktno pritisnute jedna na drugu, ali te čestice imaju sposobnost klizanja preko i ispod drugih čestica ili se raširiti na vrlo visokim temperaturama. Na taj način, visoka savitljivost i duktilnost su oba svojstva željeza. Visoka savitljivost znači da se željezo može izbijati u ravne komade ili savijati u različite oblike bez ikakvog loma. Visoka duktilnost, s druge strane, znači da se željezo može rastegnuti u tanke žice bez pucanja.
Svojstva željeza, kao i većine metala, također uključuju visoku vodljivost temperature i električne energije. To jednostavno znači da željezo ima sposobnost prijenosa topline i električne struje s jednog predmeta na drugi. Razlog za to je taj što željezo, kao što je već spomenuto, sadrži atome koji su vrlo kompaktni i imaju vrlo malo, ali pravilnih, razmaka između njih. Kada toplina ili elektricitet dotaknu jedan kraj željeza, atom koji hvata energiju nekako “vibrira” i prenosi energiju atomu pored sebe dok ne dođe do predmeta na drugom kraju.