日本の製鉄法はある時期以降は「たたら」と呼ばれる特徴ある鋼塊炉（bloomery）を用い、砂鉄（国内各地で採れ、鉄の含有量も高い）を原料とする直接製鉄法[30]を用いるようになリ、国内各地で安定して自給生産可能となった。

古代、中世においては露天式の野だたら法が頻繁に行われていたが、16世紀中葉より全天候型で送風量を増加した永代たたら法に発展した。この古代以来の日本独自のたたら製鉄法では、玉鋼や包丁鉄といった複数の鉄が同時に得られるために、それがのちの日本刀を生み出す礎となった。

出雲は古代より一貫して日本全国に鉄を供給し、現在でも出雲地方にその文化の名残が認められ、日立金属などの高級特殊鋼メーカーへと変貌を遂げている。

養老律令の規定では、鉄や銅の採取活動に関しては官による採取が優先されるものの、民間による採取を否定したものではなかった（雑令国内条）。これは中国の唐令の規定をそのまま日本に導入したものと考えられる（ただし、中国では宋に入ると民間による採取を禁じる方針に変更されていくことになる）。また、生産に関しても蝦夷と近接する東辺・北辺での鉄の生産を規制する規定は存在していた（関市令弓箭条）が、他に規制の存在をうかがわせる史料は見つかっていない。また、調として鉄や鍬の貢納が指定されていたり、国司が武器や鉄器の原料として民間との間で鉄の交易を図っていたことを示す正税帳の記述もあり、国家による徴収・再分配・放出とは別に民間における鉄のある程度の生産・流通が存在し、王臣家や中小生産者など幅広い層が担っていた。律令国家においては所謂「官営工房」が生産・流通を支配していたとする「官営工房」論が存在しているが、当時の文献や古記録からは国家による鉄や鉄製品の生産・流通の独占管理が行われていた事を示すものは無く、（価格の問題はあるものの）一般に対価さえ支払えば鉄や鉄器の購入が可能であったと考えるのが適切である[31]。

農具が鉄器で作られるようになると、農地の開拓が進んだ。しかし中世初期は鉄は非常に貴重であり、鉄製の農機具は一般農民には私有できず公の持ちものであり、公の農地を耕し、朝借りてきて夕方には洗って返すことになっていた。私有地の耕作には鉄の農機具を使うことができず、生産量が劣った。すなわち、中世の日本の貴族は鉄の所有権を通して遠隔地にある荘園を管理した[32]。

11世紀ごろより鉄の生産量が増えると、鉄が安価に供給されるようになった。個人が鉄の農機具を持つことができるようになると、新たな農地の開墾が進んだ。
中世後期・近世暦応5年（1342年）鋳物師の認可状巻末官営八幡製鉄所

戦国時代にあった日本では、1550年代ごろに銃器の生産が普及した。鉄の技術者は鍛冶師、鋳物師と呼ばれた。また、永代たたらの普及により生産量が爆発的に増加したため、生産性の観点から歩止まりのいい砂鉄が採れる中国地方や九州地方への産地の集中が進むこととなった。

当時、鉄の精錬には木炭が使われた（ただし、宋代以降の中国においては石炭の利用が始まる）。日本の森林は再生能力に優れ、幸いにも森林資源に枯渇することがなかった。豊富な砂鉄にも恵まれており、鉄の生産量と加工技術では世界で抜きん出た存在になった。

中世後期から江戸時代にかけて、刀剣は輸出商品として長崎から輸出された。輸出先は中国やヨーロッパである。今日でもヨーロッパ各地の博物館で当時の貴族たちが収集した日本刀を見ることができる。明は一貫して日本との交易を禁じる政策をとってきたが、鄭若曽の『籌海図編』には倭寇が好んだもの（倭好）として「鉄鍋」が挙げられ、謝杰の『虔台倭纂』には「鉄鍋重大物一鍋価至一両銭、重古者千文価至四両、小鍋曁開元永楽銭二銭、及新銭不尚也」（上巻「倭利」）として記し、日本人が小鍋でも永楽銭2銭を出して手に入れようとしたことが記されている。これについて、太田弘毅は16世紀に西日本、特に倭寇とのつながりが強い瀬戸内海沿岸や九州に新興の日本刀産地が発生していることを指摘し、戦国時代に増大する日本刀需要（軍事的、あるいは密輸出用として）を賄うために中国から鉄鍋などの中古の鉄を獲得したと論じる[33]。また、16世紀の明の人で倭寇事情を調べるために日本を訪れて帰国後に『日本一鑑』を著した鄭舜功によれば、「其鉄既脆不可作、多市暹羅鉄作也、而福建鉄向私市彼、以作此」（巻二「器用」）と述べて日本の鉄砲に使われていた鉄がシャムや福建からの密輸品（収奪を含む）であったことを指摘している。さらに、近年において佐々木稔らによって行われた日本産の鉄砲などに用いられた鉄の化学分析によれば、日本の砂鉄には含まれていない銅やニッケル、コバルトなどの磁鉄鉱由来成分の含有が確認されており、佐々木は近世以前の日本国内において磁鉄鉱の鉱床開発が確認できない以上、国外から輸入された銑鉄などが流通していたと考えざるを得ないと指摘する[34]。

壊れた鉄製品を修復する需要があり、鉄の加工技術は日本各地で一般化していった。鍛接・鋳掛けのほかにも、金属の接合にはろう付け・リベットが使われた。

鋳物業の盛んな富山県高岡市にも鋳物師の伝統である高岡銅器があり、この地域には古い技術がよく伝承されている。現在でもYKK、新日軽といった金属加工関係の大企業の工場が富山県に多くあるのはこの伝統と無縁ではない。江戸幕末には、艦砲を備えた艦隊の武力を背景に開国を迫る西洋に対抗するために、大砲鋳造用の反射炉が各地に建造された（韮山反射炉などが挙げられる）。これらは明治時代になるとより効率のいい高炉にとって代わられた[35]。
生体内での利用
鉄分の役割

鉄の生物学的役割は非常に重要である。赤血球の中に含まれるヘモグロビンは、鉄のイオンを利用して酸素を運搬している[36]。ヘモグロビン1分子には4つの鉄（�U）イオンが存在し、それぞれがポルフィリンという有機化合物と錯体を形成した状態で存在する[37]。この錯体はヘムと呼ばれ、ミオグロビン、カタラーゼ、シトクロムなどのタンパク質にも含まれる[38]。ヘモグロビンと酸素分子の結合は弱く、筋肉のような酸素を利用する組織に到着すると容易に酸素を放出することができる[37]。

フェリチンは鉄を貯蔵する機能を持つタンパク質ファミリーである。その核は鉄（�V）イオン、酸化物イオン、水酸化物イオン、リン酸イオンからなる巨大なクラスター（オキソヒドロキソリン酸鉄）で、分子あたり4500個もの鉄イオンを含む[37]。

おもな鉄含有タンパク質[37]タンパク質名1分子中の鉄原子数機能
ヘモグロビン4血液中のO2輸送[36]
ミオグロビン1骨格筋細胞中のO2貯蔵[36]
トランスフェリン2血液中のFe3+輸送[39]
フェリチン4500以下肝臓、脾臓、骨髄などの
細胞中でのFe3+貯蔵[39]
ヘモシデリン103 - 104Feの貯蔵
カタラーゼ4H2O2の分解
シトクロムc1電子移動
鉄-硫黄タンパク質2 - 8電子移動

鉄分の吸収

肉や魚のミオグロビンやヘモグロビンに由来するポルフィリンと結合した鉄はヘム鉄（おもに動物性）と呼ばれ、非ヘム鉄（おもに植物性）と比較して2–3倍体内への吸収率が高い。非ヘム鉄はビタミンCと一緒に摂取すると、水溶性の高いFe2+に還元されて体内への吸収が促進されるが、玄米などの全粒穀物に含まれるフィチン酸、お茶や野菜類に含まれるポリフェノールなどは非ヘム鉄の吸収を阻害する[40][41]。肉に含まれるヘム鉄は発がん性のあるニトロソアミンの生成を促し、さらに加工肉では亜硝酸ナトリウムや硝酸ナトリウムがこれを生成する[42]。
鉄分の吸収抑制による抗菌作用

ヘプシジン（英語版）は肝臓で産生される一種のペプチドホルモンであり、鉄代謝の制御を行っている。ヘプシジンは腸からの鉄の過剰な吸収を抑制する作用を有する。