高空磁场的主要来源包括地核主磁场、地壳异常磁场、外源变化场和地球内部感应磁场。地球外地核中，高温、高压、高流动性、高导电率的熔融物质在对流运动和地球自转运动的共同作用下，可产生发电机电流和主磁场。在地面附近，地核主磁场的一级近似是磁矩约为8安·米²的偶极场，其强度占地磁场的97%。地核主磁场具有全球的空间尺度，其变化的时间尺度为百万年。在地核主磁场变化期间，主磁场的极性会发生反转。地磁倒转期间，主磁场的偶极场会减弱到正常值的几分之一，但即便如此，主磁场还是地磁场的主要成分。地壳岩石中的剩余磁化强度和感应磁化强度会产生与地磁场演化有关的地壳异常磁场，其空间尺度通常为数十千米～1000千米不等，具有全球分布的不均匀性。在地表附近，地壳异常磁场的强度通常在0～200纳特，而在400千米的高空，该磁场强度可小于20纳特。这类磁场的强度与地球岩石的组成、热状态以及岩石形成时期的地磁场有密切关联，因此对地壳异常磁场的研究对探矿、板块运动研究有重要意义。 

地球空间中的电离层和磁层中充满等离子体，带电粒子在其中的运动可支持多个位于地球外部的电流体系，形成地球磁场的外源场。在远离地球的高空区域，外源场的强度与主磁场和地壳磁场可以比较，并强烈修正地核主磁场。在地球夜侧，磁场被强烈拉伸，形成地球磁尾；在地球日侧，主磁场则被压缩，形成向阳面磁层。外源场一般形式多样，复杂多变，变化的时间尺度通常为小时至数天的范围，有时也被称为瞬变磁场。

地幔岩石的磁化强度很弱，流动性极差，但其具有较高的电导率，在外源变化场的激励下，可以产生强大的感应电流和感应磁场。由于趋肤效应，外源场的频率不同，在地幔中引起感应电流的深度也不同。在实践应用中，通常可根据施感磁场与感应场的特征，如强度和频率，反演不同深度地幔的电导率。