Żelazo w temperaturze pokojowej jest w stanie stałym. Podobnie jak inne pierwiastki, może również istnieć jako gaz i ciecz, w zależności od temperatury i ciśnienia.
Żelazo jest wytrzymałym materiałem, który pozostaje trwały nawet w bardzo wysokiej temperaturze. Aby się stopił, temperatura wynosi 2800 stopni Fahrenheita lub więcej. Przy prawie dwukrotnie wyższej temperaturze, 5182 stopnie Fahrenheita, żelazo paruje. Żelazo musi zostać stopione, aby wprowadzić go w narzędzia lub połączyć z innymi materiałami w celu utworzenia stopów, a mianowicie stali. Praktycznie rzecz biorąc, czyste żelazo elementarne jest rzadko używane do celów przemysłowych, a nieczyste odmiany, takie jak żeliwo szare, mają niższe temperatury topnienia niż te wymienione w tabelach chemicznych. Temperatura topnienia żeliwa szarego wynosi około 2200 stopni Fahrenheita.
