Диамагнетизмом Ландау называется, диамагнетизм свободных электронов во внешнем магнитном поле; открыт Л. Д. Ландау в 1930. Магнитные свойства электронного газа, помещенного в магнитное поле, обусловлены наличием у электронов собственного спинового магнитного момента и изменением характера движения свободных электронов под влиянием поля.  Диамагнетизм Ландау представляет собой чисто квантовый эффект, обусловленный квантованном орбитального движения заряженной частиц в магнитном поле (квантуется энергия движения в плоскости, перпендикулярной полю). Магнитное поле искривляет траекторию трансляционного движения электронов таким образом, что проекция их движения на плоскость, перпендикулярную вектору магнитной индукции, приобретает вид замкнутых траекторий (орбит). Возникшее квазипериодическое движение электронов по орбите квантуется и даёт диамагнитный вклад в магнитную восприимчивость электронного газа; спиновый же момент электронов обусловливает парамагнитную часть восприимчивости. Таким образом, при искривлении магнитного поля возникает добавочное магнитное поле, противоположное внешнему полю, т. е. у системы заряженных частиц появляется добавочный диамагный момент. Диамагнетизм Ландау заметно проявляется при низких температурах (ниже температуры вырождения) и может наблюдаться вырожденном газе свободных электронов и у электронов проводимости в металлах, полуметаллах и полупроводниках.

В простейшей модели вырожденного газа электронов проводимости в твёрдом теле с квадратичным законом дисперсии ( — энергия, импульс и эффективная масса электронов проводимости) диамагная восприимчивость Ландау

(N — число электронов проводимости в единице объёма). В рамках такой модели

где — восприимчивость, соответствующая парамагнетизму Паули, m_е — масса электрона. В вырожденном газе свободных электронов, где . Соответственно, в твёрдых телах, в которых m*<m_е (напр., в некоторых полупроводниках), диамагнетизм Ландау превосходит парамагнетизм Паули и электронная магнитная восприимчивость тела обусловлена в основном диамагнетизмомо Ландау. Точное вычисление диамагнетизма Ландау в реальных твёрдых телах затруднено сложным характером зонного движения квазичастиц, необходимостью учёта глубоких электронных состояний и т. д.

Расчёт показывает, что

χ_{л. д.} =

где n — плотность электронного газа, m — масса электрона, μ_Б — Магнетон Бора, h — постоянная Планка.

 Парамагнетизм свободных электронов по абсолютной величине в три раза превышает диамагнетизм Ландау. При обычных измерениях магнитной восприимчивости парамагнитных металлов фактически определяют алгебраическую сумму диа- и парамагнитной восприимчивости, как электронного газа, так и ионов кристаллической решётки. Однако методами электронного парамагнитного резонанса возможно определить одну парамагнитную составляющую, а следовательно, и диамагнитную.

При низких температурах магнитная восприимчивость металлов (диа- и парамагнитная) испытывает осцилляционную зависимость от магнитного поля H (см. Де Хааза - ван Альфена эффект).