Il nucleo interno è lo strato più profondo della Terra, ed è una solida palla di ferro che ha un diametro di circa 1.500 miglia. Sebbene sia estremamente caldo, il ferro non può fondersi a causa dell'alta pressione. Il nucleo interno comprende anche nichel e zolfo e quantità minori di elementi diversi dal ferro.
I metalli sono compressi strettamente insieme e sono costretti a vibrare come solido. La tremenda pressione fa sì che il nucleo interno si formi in una massa solida. Le alte temperature arrivano fino a 9.000 F, e le pressioni sono quasi 45 milioni di libbre per pollice quadrato, ovvero 3 milioni di volte la pressione atmosferica a livello del mare. Sotto la superficie della crosta, il nucleo interno si estende per oltre 3.200 miglia. La maggior parte di questo strato comprende ferro, ma gli scienziati teorizzano che contiene anche altri elementi come zolfo, potassio e carbonio. I nuclei interno ed esterno creano il campo magnetico terrestre. La rotazione della Terra fa ruotare il nucleo, il che porta alla creazione di un effetto che mantiene il campo magnetico terrestre. Il nucleo interno non è attaccato al mantello e costituisce l'1,7% della massa terrestre. Metodi indiretti, come la tomografia sismica, sono usati per studiare il nucleo e determinarne le proprietà.
