Kompassi evitamisega muutus magnetism tõsiseks uurimisobjektiks ja hakkasid täpsustuma esialgsed tähelepanekud. Erinevust magnetilise ja geograafilise meridiaani vahel, magnetilist deklinatsiooni, täheldati juba 15. sajandi keskpaiku, kindlasti märkas seda ka Kolumbus. Nähtust püüti edutult kasutada geograafilise laiuse määramiseks. Magnetilise inklinatsiooni, magnetnõela kõrvalekaldumise horisontaaltasandist, avastas 1544. a. Georg Hartmann (1489–1564). Seejärel, 1581. a. seostas Londoni kompasside valmistaja Robert Norman (elas 16. saj.) magnetnõela käitumise Maal asuvate magnetpoolustega ja kummutas nii antiigist pärit arvamuse, nagu suunaks magnetnõela mingi täht või taevasfääri punkt.

Normani ideed arendas edasi renessansiaja tähtsaim magnetismi uurija, Inglise kuninganna Elisabethi õuearst William Gilbert (1544–1603). Tema raamat „Tractatus, sive physiologia nova de magnete, magneticisque corporibus, et de magno magnete tellure“ („Traktaat uue loodusteaduse kohta magnetist, magnetilistest kehadest ja suurest magnetist Maast“, 1600) avaldas suurt mõju ka F. Baconi vaadete arengule. Gilbert uuris miniatuurse magnetnõela abil kerakujulise loodusliku magneti välja ja näitas, et see sobib hästi Maa magnetvälja mudeliks. Ta tegi ka teisi olulisi tähelepanekuid: pika magnetpulga poolitamisel jäävad alles poolused otstes, kuid lõikekohal tekivad kaks vastasnimelist poolust; kui magneti ühele poolusele liita rauatükk, siis suureneb teise pooluse külgetõmme jne.

Descartes, kes püüdis kõigi interaktsioonide jaoks konstrueerida mehaanilisi mudeleid, käsitles ka magnetismi kui kruvilaadsete üliväikeste osakeste pöörisliikumise ilmingut. Gilbert seevastu pidas nii magnetilise kui ka elektrilise vastasmõju kandjateks kaalutuid fluidumeid, mis ühelt kehalt (laengult, magnetpooluselt) teisele voolates võivad kaasa haarata ka teisi kehi. Samalaadseid ideid arendas oma suures optikatraktaadis ka F. Grimaldi. Magnetnähtuste olemuse mõistmisel jõudis kaasajast ette Galilei õpilane Benedetto Castelli (vt. IV § 1.4), kes oma lühikeses traktaadis „Discorso sopra la calamita“ (1639), mis avaldati alles 1883. a., formuleeris elementaarmagnetite mudeli alused. Selle kohaselt koosnevad kehad väikestest magnetitest: püsimagnetis on nad orienteeritud ühes suunas, mittemagnetis aga korrastamata olekus, I liiki magnetilistes kehades on neid võimalik püsimagneti mõjul korrastada ja see korrastatus jääb püsima, II liiki kehades kaob püsimagneti eemaldamisel korrastatus iseenesest.