Jądro wewnętrzne (promień 1250 km), w odróżnieniu od zewnętrznego, wykazuje charakter ciała stałego o dużej sztywności. Odznacza się dużą gęstością, wzrastającą wraz z głębokością (podobnie jak ciśnienie i temperatura). Wykazuje ono także osiowo symetryczną anizotropię. Fale sejsmiczne poruszające się wzdłuż osi obrotu Ziemi są o 3% szybsze niż poruszające się w płaszczyźnie równikowej. Anizotropię tę próbowano wyjaśnić hipotezą mówiącą, że jądro wewnętrzne jest jednym dużym monokryształem żelaza, jednak koncepcja ta nie wyjaśnia w pełni przebiegu fal sejsmicznych przez jądro wewnętrzne. Nowsze koncepcje zakładają, że jądro wewnętrzne jest polikrystalicznym żelazem o strukturze krystalicznej w układzie regularnym sześciennym, przy czym część kryształów jest zorientowana wzdłuż osi ziemskiej.
Ciśnienie w jądrze Ziemi wynosi około 13,5 mln atm.
Natężenie pola magnetycznego jest znacznie większe w jądrze niż na powierzchni. Według obliczeń teoretycznych, w jądrze zewnętrznym przeciętnie wynosi 25 gausów – 50 razy więcej niż na powierzchni.