בתוך המצפן יש מחט קטנה וקלה שהיא מגנט. כדור הארץ עצמו מתנהג כמו מגנט ענק, והמחט מסתובבת עד שהיא מצביעה לכיוון הקוטב המגנטי הצפוני. הקצה שמצביע לצפון צבוע לרוב באדום. כדי להשתמש במצפן מניחים אותו ישר על כף היד, מחכים שהמחט תירגע, ומסובבים את המצפן עד שהאות צ׳ או N עומדת מתחת לקצה האדום. עכשיו יודעים לאן פונה כל כיוון.
המצפן הומצא לפני מאות רבות של שנים בסין ושינה את עולם הימאות: בזכותו יכלו מלחים לשמור על כיוון גם בלב ים, כשלא רואים חוף, וגם בלילות מעוננים. בטיול מנווטים עם מצפן ומפה יחד: מניחים את המפה ומסובבים אותה עד שהצפון שבה פונה לכיוון שאליו מצביעה המחט. כך כל דרך וגבעה במפה מסתדרות עם מה שרואים בשטח.
טעות נפוצה היא להחזיק את המצפן ליד טלפון, מגנט או חפץ ברזל גדול — הם עלולים להטות את המחט ולתת כיוון לא נכון. עוד פרט מעניין: הקוטב המגנטי אינו בדיוק הקוטב הצפוני הגאוגרפי, אלא נמצא במרחק מה ממנו. בטיול רגיל ההבדל כמעט לא משנה, אבל ימאים וטייסים מתקנים אותו בחישובים.