A observação de que o minério de ferro chamado magnetita se alinha aproximadamente na direção norte ocorreu pela primeira vez na China, no século I a.C. Até cerca de 1100 d.C. existe pouca evidência de que essa descoberta tenha resultado no desenvolvimento de uma bússola flutuante. Mas, por volta de 1250 d.C., a bússola já era usada pelos árabes, escandinavos e outros europeus, além dos próprios chineses.
Por volta do século XIII “agulhas” de ferro magnetizadas eram utilizadas como bússolas colocadas numa montagem flutuante ou sobre um pino e conjugadas com uma escala (a rosa-dos-ventos) que mostrava a direção dos ventos mediterrâneos predominantes, para indicar o norte quando o céu estava nublado. Mais tarde as escalas, ou “cartões”, foram marcadas com os quatro pontos cardeais (norte, sul, leste e oeste), subdivididos num total de 32 pontos. Posteriormente, criou-se uma escala em graus: 0° em N e S e 90° em E e O, perfazendo 360°. No século XV descobriu-se que havia uma pequena diferença na leitura da bússola entre o “norte verdadeiro” (a direção do polo norte) e o “norte magnético”. O ângulo dessa variação é conhecido como “declinação magnética” ou “variação”.
Melhorando a bússola magnética

Nesta bússola italiana, datada de 1570, o cartão translúcido está num eixo central, suspenso por um pivô. O recipiente fica montado num balanceiro.
A agulha de ferro originalmente usada em bússolas necessitava de constantes magnetizações. Em 1766, o Dr. G. Knight patenteou na Inglaterra uma bússola que foi considerada o projeto mais avançado de sua época. Ele usou um aço que retinha melhor a magnetização para a agulha, um mancal de pedra preciosa para o pino, de modo a diminuir a fricção e o desgaste, e suspendeu a bússola em pivôs dentro de um anel (o balanceiro) a fim de isolar o conjunto do movimento do navio. A montagem da bússola num recipiente cheio de líquido amortecia as vibrações mecânicas.
Durante o século XIX, à medida que os armadores navais começaram a usar mais ferro na construção, as embarcações se perdiam devido à interferência magnética da estrutura na agulha. A solução para esse problema, proposta pelo Comitê de Bússolas do Almirantado Britânico, consistiu em instalar na bitácula (suporte da bússola) um sistema de compensação por conjuntos separados de ímãs e blocos de ferro doce.

Bússola de azimute com visores feita em Londres por volta de 1770. Teria sido usada mais para a determinação de rumos do que para navegação.
Uma bússola naval padrão tinha um “cartão” de 360°, com 15 a 22,5 cm de diâmetro, apoiado por um mancal de safira sintética num pino de osmirídio ou de carbureto de tungstênio num recipiente cheio de líquido, com um par de ímãs de barra ou um único ímã em anel, cujos polos estão colocados ao longo de um diâmetro. Uma marca de referência ou ponteiro projeta-se da parede interna do recipiente até quase tocar a beirada do cartão. Um flutuador permite que o sistema seja ajustado para apresentar um peso de aproximadamente 7 g, o que reduz o desgaste e prolonga a vida do eixo pivô. O líquido é geralmente urna mistura de álcool e água ou óleo leve. Com exceção do ímã, todos os materiais do sistema devem ser não magnéticos.
O recipiente da bússola é suspenso por anéis de balanceiro (suspensão cardan) da parte superior da bitácula, que, além da iluminação, tem os meios para compensar os campos magnéticos indesejados do navio. Existem também dispositivos para montagem, sobre o recipiente da bússola, de um prisma, de um círculo de azimute ou outro dispositivo para a tomada de rumos.
Os diferentes tipos de bússola magnética

Diagrama de uma bússola magnética marítima. O flutuador, suspenso num banho de álcool e água, sustenta o cartão graduado, no qual se encontra o eixo magnético.
A partir da Segunda Guerra Mundial, em embarcações militares, foi estabelecido um campo neutralizador em volta do casco, para evitar o disparo de minas magnéticas, exigindo a instalação de um dispositivo elétrico de compensação no interior da bitácula.
As bússolas montadas em base fixa, como as utilizadas em agrimensura, são muito simples embora de alta precisão. Um ímã suspenso num pivô com visor e gratícula pode ser incorporado a um teodolito (um tipo de telescópio usado em agrimensura) para medir os ângulos horizontal e vertical, com leituras de até 0,01°. Existem ainda bússolas do tipo “cartão” para topografia, em recipiente cheio de líquido, adaptadas para montagem em tripés. Outras, para uso pessoal em campo, consistem de um ímã suspenso num pivô, dentro de um recipiente transparente, com uma espécie de dispositivo amortecedor e uma escala, ou com um transferidor para estabelecer o rumo por meio de mapa.
A bússola do tipo prismático, de alta precisão, tem um prisma de aumento escamoteável e um visor com gratícula, o qual permite que a imagem refletida no cartão seja superposta ao objeto distante de maneira a possibilitar a observação de sua direção.
As bússolas de indicação remota transmitem eletricamente suas leituras para mostradores em locais distantes. Instalações de radar, dispositivos para rastreamento de mísseis e outros equipamentos semelhantes podem ter a bússola em local remoto, devido à interferência eletromagnética sobre o ímã. Uma bússola de indicação remota pode ter o formato de um conjunto de magnetômetro que mede os componentes do campo magnético da Terra relativos ao eixo do veículo e, depois de processamento adequado, passa a informação eletricamente para indicadores situados em locais convenientes. Nos aviões, o magnetômetro, ou “unidade detectora”, fica num lugar magneticamente “limpo”, como a ponta da asa ou o conjunto da empenagem.
O magnetômetro consiste basicamente de um núcleo magnetizado pelo campo da Terra, ao redor do qual é enrolada uma bobina para neutralizar esse mesmo campo. Algumas vezes, uma bússola magnética convencional é adaptada de modo que a orientação de seu sistema possa ser detectada através do uso de circuitos de pontes ligados a elétrodos, localizados no ponteiro e no cartão, ou células fotoelétricas que captam um feixe de luz através de um furo do cartão.
A bússola giromagnética é montada numa base estável, mantida na horizontal por um giroscópio acionado eletricamente quando o veículo muda de posição. Foi projetada para submarinos, aviões e pequenos barcos, nos quais a aceleração pode fazer com que a agulha da bússola seja afetada por um campo vertical. A bússola giromagnética não deve ser confundida com a giroscópica, pois esta não usa o magnetismo. Ela consiste de uma roda giratória articulada em todas as direções e operada por eletricidade. Na bússola giroscópica o eixo rotativo do giroscópio é isolado, para fornecer a referência de rumo, e é ligado a um mecanismo repetidor (que serve para dar a indicação do rumo sem alterar a posição do giroscópio).