Żelazo ma ogromne znaczenie w przemyśle i technice, gdyż używane jest do produkcji stali. Stal to stop żelaza z węglem zawierający także niewielkie domieszki innych substancji. Istnieje wiele gatunków stali, różniących się składem. Stal wykorzystywana jest m.in. w budownictwie do wytwarzania elementów konstrukcyjnych budynków, a także do budowy samochodów i maszyn.
Stal otrzymuje się z tzw. surówki wytwarzanej z żelaza i węgla w procesie wielkopiecowym.
W procesie wielkopiecowym można otrzymać dwa rodzaje surówki: białą i szarą, różniące się składem chemicznym; z surówki białej wywarza się stal, natomiast surówka szara przerabiana jest na żeliwo. Żeliwo jest materiałem używanym do produkcji elementów konstrukcji budowlanych.
Żelazo jest też ważnym składnikiem organizmów żywych. Wchodzi w skład wielu białek. Jest składnikiem hemoglobiny i mioglobiny – białek, które przenoszą i magazynują tlen, dlatego niedobór żelaza powoduje zaburzenia w syntezie hemoglobiny i prowadzi do anemii. Jony żelaza mogą być skoordynowane bezpośrednio do cząsteczki białka lub być wiązane przez układ hemowy.
Żelazo jest też składnikiem cytochromów, białek ważnych dla procesu oddychania komórkowego. W organizmie żelazo wiązane przez białko zwane ferrytyną i magazynowane jest w wątrobie. Za transport żelaza we krwi odpowiada inne białko – transferyna.