▲MR磁頭橫截面圖
巨磁阻磁頭
對不斷增大的密度需求下，IBM在1997年推出了新的MR磁頭，也就是所謂的巨磁阻磁頭(GMR)，它們比標準的MR磁頭更小，但是設計原理基于 MR。不過傳統MR磁頭單層NiFe薄膜被多層薄膜取代。在MR磁頭中，單層NiFe薄膜會隨著磁盤上通量逆轉來改變電阻。而在GMR磁頭中，有兩層薄膜來實現這一功能。
GMR效應在1988年的水晶樣本中被發現，隨即被應用到高能磁場中。德國科學家Peter Gruenberg和法國科學家Albert Fert發現，在各種金屬元素薄層組成的材料中會出現較大的電阻改變。GMR材料的關鍵結構是在兩個磁性金屬層之間有一個非金屬隔離層。其中一個磁性層被固定住，也就是說它具備固定的磁性取向。另一個磁性層的磁性取向則隨意。磁性物質傾向于指向同一方向 。因此如果隔離層足夠薄，那么任意磁性層就會與固定磁性層方向一致。任意磁性層的取向也會周期性的來回變動。當兩個磁性層取向一致時，總電阻較低，而取向相反時，總電阻較高。
下圖展示了GMR磁頭的讀取元件：
▲GMR磁頭橫截面圖
如果是較弱的磁場，如硬盤上的某個部分，通過GMR磁頭，那么任意磁性層的磁性取向會相應改變并出現顯著的電阻改變。由于電阻改變的物理屬性是由其他層電子元件的相對旋轉造成的，所以GMR磁頭通常也稱作自旋閥磁頭。
1997年12月，IBM推出了自己的第一款GMR磁頭商用驅動。此后GMR磁頭的標準基本定位在3.5英寸和2.5英寸驅動。
2007年，日立公司開發出了直流電GMR磁頭，它的平面密度可達1Tb/平方英寸甚至更大。這種可稱為直流平面GMR或是CPP-GMR，預計這種磁頭可于2011年起應用到驅動中。
