麦克斯韦在总结电磁感应等实验定律的基础上，引入位移电流假说，概括总结得到了描述电磁运动的一组方程，即麦克斯韦方程组。宏观电磁现象可以用电场强度E、电位移矢量D、磁场强度H和磁感应强度B四个矢量来描述，它们都是空间位置和时间的函数。
其中的物理量及其单位如下：
E：电场强度（Electric field），单位为V/m；
H：磁场强度（Magnetic Field），单位为A/m；
D：电通密度（Electric Flux Density），单位为C/m^2，又称电位移矢量（Electric Displacement）；
B：磁通密度（Magnetic Flux Density），单位为Wb/m^2、T（特斯拉），又称磁感应强度（Magnetic Inductive）；
J：电流密度（Electric Current Density），单位为A/m^2。
电场和磁场的物理性质首先是通过力表现出来的。静止的点电荷将受到一定的作用力，产生这个作用力的原因就是电场。如果电荷在运动，那么还会额外受到一个作用力，产生这个作用力的原因就是磁感应强度。这两种力统称为洛伦兹力，设点电荷电量为q，其受到的洛仑兹力F表示如下：
电荷密度为单位体积内的电量，用ρ表示。根据电荷守恒定律，在一个封闭的区域内在封闭面上流出去的电荷等于封闭区域内电荷的减少量，用积分表示为
其中ν是电荷运动的速度。根据高斯定理，上式可以写成
即
上式在任何区域V内都成立，因此有
式（5）就是电流连续性方程，形式与流体力学中的质量守恒定律形式完全一致，甚至符号也完全相同。流体力学中ρ表示的是流体微团的密度，而电磁学中表示的是电荷密度。电流连续性方程本质上是电荷守恒定律的数学表示。
根据电流密度的定义，得到J=ρv，则式（5）又可以写为
麦克斯韦方程组描述了电场和磁场的相互作用关系，以及场与源的关系。从静态场到光学频率，所有的电磁场都要满足麦克斯韦方程组。这些方程完整地归纳了电磁场特性，并通常以微分形式来表达。
