Nötron yıldızı manyetik alan şiddetleri, evrendeki bilinen en güçlü manyetik yapıları temsil eder. Tipik bir nötron yıldızında yüzey alan şiddeti 10⁸ ile 10¹² Tesla aralığındadır; Dünya'nın manyetik alanının yaklaşık 10 trilyon katı. Magnetar olarak sınıflandırılan nesnelerde ise bu değer 10¹⁵ Tesla'ya ulaşır. Bu denli güçlü manyetik alanların oluşum mekanizması tartışmalı olmakla birlikte iki temel model öne çıkar. Birinci model kalıntı akı sıkıştırmasına dayanır: ana yıldızın manyetik alanı, çekirdek çöküşü sırasında yarıçapın dramatik küçülmesiyle orantılı biçimde yoğunlaşır. Alan şiddeti yarıçapın karesiyle ters orantılıdır; güneş yarıçaplı bir yıldız nötron yıldızı yarıçapına çöktüğünde alan yaklaşık 10¹⁰ kat artar. İkinci model ise dinamonun rolünü vurgular: yüksek hızla dönen, konvektif süreçlerin aktif olduğu nötron yıldızı çekirdeği, tıpkı gezegensel dinamolar gibi kendi manyetik alanını üretir ve amplifikasyon sağlar. Nötron yıldızı manyetik alan geometrisi karmaşıktır. Diple yaklaşım ilk düzeyde yeterliyken, gözlemler multipol bileşenlerin de var olduğuna işaret eder. Magnetarlarda özellikle toroidal (halkasal) bileşen güçlü olabilir ve iç yapıda gömülü kalabilir. Bu toroidal alan, yıldızın kabuğu üzerinde stres oluşturur ve zaman zaman starquake (yıldız depremi) olarak tezahür eden kabuk kırılmalarına yol açar. Manyetik alan, radyasyon emisyonunu doğrudan yönetir. Dönen nötron yıldızlarında (pulsar) manyetik ve dönme eksenlerinin açısı emisyon geometrisini belirler. Polar cap'ler olarak bilinen manyetik kutup bölgelerinden çıkan yüklü parçacıklar kuantum elektrodinamiği (QED) rejiminde hızlandırılır. Magnetarlarda alan şiddeti o denli yüksektir ki QED'in lineer olmayan etkileri, vakum çift kırıcılığı (vacuum birefringence) dahil, ölçülebilir düzeye çıkar. Nötron yıldızı manyetik alan evrimi de kritik bir parametredir. Ohm direnci ve Hall sürüklemesi aracılığıyla alan milyonlarca yıl içinde sönümlenir. Ancak bu sönüm doğrusal değildir: Hall kaskadı, büyük ölçekli alanı küçük ölçeklere aktararak Ohm ısınmasını hızlandırabilen bir mekanizma olarak öngörülmüştür. Gözlemsel kanıtlar, bazı nötron yıldızlarının görece kısa süreler içinde alan şiddetini önemli ölçüde değiştirebildiğini ortaya koymaktadır.
