铁，作为一种变价元素，其最常见的价态是+2和+3。在与硫、硫酸铜溶液、盐酸或稀硫酸的反应中，铁会失去两个电子，转变为+2价。然而，当它与氯气（Cl2）、溴（Br2）、硝酸或热浓硫酸接触时，铁会被氧化成稳定的+3价铁离子（Fe3+）。

铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4，尽管常被理解为FeO·Fe2O3或Fe(FeO2)2，实际上它是一种具有反式尖晶石结构的晶体，而非混合物或盐。这种化合物中，大约1/3的铁为+2价，其余2/3为+3价，其中+3价的铁离子更为稳定。在没有特殊说明的情况下，通常所说的“铁离子”即指+3价铁离子。

在化学性质上，铁离子的氧化性比铜离子更强，而铁单质可以还原铜离子，因此能更有效地还原铁离子。金属的还原性和氧化性可以通过金属活动性顺序来理解，还原性由强到弱依次为钾、钙、钠、镁等，氧化性则相反，从弱到强为钾+、钙2+等。在形成配合物时，氯和氮等元素会使溶液显黄色，而真正的六水合铁离子呈现出浅紫色。含Fe2+的溶液呈浅绿色，但容易被氧化，久置会变成+3价。含Fe3+的溶液颜色则根据配合物不同，如【Fe(H2O)6】3+为淡紫色，【FeCl6】3-呈现黄色。

值得注意的是，中学教材中通常将三价铁离子描述为黄色，但这个观点并不准确。实际上，最精确的说法是，六水合铁离子是淡紫色的。