[4]​ La sismóloga danesa Inge Lehmann descubrió que la Tierra tenía un núcleo interno sólido distinto de su núcleo externo fundido en 1936,[5]​[6]​ quien dedujo su presencia al estudiar los sismogramas de los terremotos en Nueva Zelanda.

Observó que las ondas sísmicas se reflejan en el límite del núcleo interno y pueden ser detectadas por sismógrafos sensibles en la superficie de la Tierra.

[11]​ En 1952, F. Birch publicó un análisis detallado de los datos disponibles y concluyó que el núcleo interno probablemente era hierro cristalino.

[15]​ En 2005, se detectaron ondas de corte que atraviesan el núcleo interno; estas afirmaciones fueron inicialmente controvertidas, pero ahora están ganando aceptación.

Gracias a este fenómeno, se sabe que el núcleo interno puede propagar ondas S y, por lo tanto, debe ser sólido.

Luego, la velocidad cae abruptamente en el límite del núcleo interno-externo a aproximadamente 10.4 km/s.

Como sucede con otras propiedades del material, la densidad cae repentinamente en esa superficie: se cree que el líquido justo por encima del núcleo interno es significativamente menos denso, aproximadamente a 12,1 kg/L.

[4]​ Sin embargo, se obtuvo experimentalmente una temperatura sustancialmente más alta para el punto de fusión del hierro, 6230 ± 500 K.[23]​ El hierro puede ser sólido a temperaturas tan altas solo porque su temperatura de fusión aumenta dramáticamente a presiones de esa magnitud (vea la relación Clausius-Clapeyron).

A partir de la magnitud del último efecto, pudo calcular el campo magnético.

A las presiones conocidas y las temperaturas estimadas del núcleo, se predice que el hierro puro podría ser sólido, pero su densidad excedería la densidad conocida del núcleo en aproximadamente un 3%.

Muchos científicos inicialmente esperaban que el núcleo interno fuera homogéneo, porque ese mismo proceso debería haber continuado de manera uniforme durante toda su formación.

Una preferencia por los cristales en el núcleo para alinearse en la dirección norte-sur podría explicar la anomalía sísmica observada.

[36]​[29]​ Otros sugirieron que el flujo requerido podría ser causado por una convección térmica lenta dentro del núcleo interno.

[44]​ Se ha llegado a conjeturar que este proceso podría explicar la asimetría en el campo magnético de la Tierra.

[45]​ Sin embargo se ha alegado que los datos muestran solo una anisotropía débil, con una velocidad en la dirección NS solo 0.5 a 1.5% más rápida que en direcciones ecuatoriales, y sin signos claros de variación EO.

Se ha estimado que esta "súper rotación" del núcleo interno en relación con el manto era de aproximadamente un grado por año.

La dinámica es complicada debido a las corrientes y los campos magnéticos en el núcleo interno.

Encuentran que el eje del núcleo interno se tambalea (nuta) ligeramente con un período de aproximadamente 1 día.

Durante esas épocas, que duraron entre 200 y 300 millones de años cada una, el calor adicional generado por movimientos de fluidos más fuertes podría haber detenido el crecimiento del núcleo interno.

Este ha sido un tema muy debatido y todavía se está discutiendo en la actualidad.

Sin embargo, todavía no hay evidencia firme sobre el momento en que comenzó este proceso.

[3]​ Se han utilizado dos enfoques principales para inferir la edad del núcleo interno: el modelado termodinámico del enfriamiento de la Tierra y el análisis de evidencia paleomagnética.

[54]​ Mediante cálculos teóricos se ha propuesto que la conductividad eléctrica del hierro y otros materiales centrales hipotéticos, a las altas presiones y temperaturas esperadas allí, eran dos o tres veces más altas de lo que se suponía en investigaciones anteriores.

La presencia o ausencia del núcleo interno sólido podría dar lugar a procesos dinámicos muy diferentes en el núcleo que podrían conducir a cambios notables en el campo magnético.

[67]​ En 2011, se publicó un análisis del paleomagnetismo en una gran muestra de rocas que se formaron en el Neoarqueano (hace 2.800 a 2.500 millones de años) y en el Proterozoico (2.5 a 0.541 mil millones).

Además, especulan que el cambio puede deberse al crecimiento del núcleo interno sólido entre 3.5 y 2.000 millones de años atrás.

Este cambio no se había notado antes debido a la falta de suficientes mediciones robustas.

Especulaba que el cambio podría deberse al nacimiento del núcleo interno sólido de la Tierra.