膠體化學法制備納米氧化鐵的過程分為膠體開成和相轉移兩個步聚。
首先，在一定溫度下，加入低于理論量的堿液到三價鐵鹽溶液中，經過反應制成粒子表面帶正電的Fe(OH)3溶膠；
然后添加陰離子表面活性劑如十二烷基苯簧酸鈉（SDBS），表面活性劑在水溶液中電離產生的負離子基團與帶正電的Fe(OH)3膠體粒子電中合，從而在膠體粒子表面形成有機層，使其具有親油憎水性，然后再加入Chloroform等有機溶劑，將膠體粒子萃取轉移到有機相，減壓蒸餾后的殘留物經過加熱處理即可得到氧化鐵產物。
膠體化學法能夠制備出超細均勻的球形氧化鐵顆粒，但是也存在有機溶劑易燃有毒，產品成本較高的缺點。