由于平面密度增加了，MR磁头的元件被设计得更细小。最近很多设计都减少了薄膜的宽度。

▲MR磁头横截面图

巨磁阻磁头

对不断增大的密度需求下，IBM在1997年推出了新的MR磁头，也就是所谓的巨磁阻磁头(GMR)，它们比标准的MR磁头更小，但是设计原理基于 MR。不过传统MR磁头单层NiFe薄膜被多层薄膜取代。在MR磁头中，单层NiFe薄膜会随着磁盘上通量逆转来改变电阻。而在GMR磁头中，有两层薄膜来实现这一功能。

GMR效应在1988年的水晶样本中被发现，随即被应用到高能磁场中。德国科学家Peter Gruenberg和法国科学家Albert Fert发现，在各种金属元素薄层组成的材料中会出现较大的电阻改变。GMR材料的关键结构是在两个磁性金属层之间有一个非金属隔离层。其中一个磁性层被固定住，也就是说它具备固定的磁性取向。另一个磁性层的磁性取向则随意。磁性物质倾向于指向同一方向 。因此如果隔离层足够薄，那么任意磁性层就会与固定磁性层方向一致。任意磁性层的取向也会周期性的来回变动。当两个磁性层取向一致时，总电阻较低，而取向相反时，总电阻较高。

下图展示了GMR磁头的读取元件：

▲GMR磁头横截面图

如果是较弱的磁场，如硬盘上的某个部分，通过GMR磁头，那么任意磁性层的磁性取向会相应改变并出现显著的电阻改变。由于电阻改变的物理属性是由其他层电子元件的相对旋转造成的，所以GMR磁头通常也称作自旋阀磁头。

1997年12月，IBM推出了自己的第一款GMR磁头商用驱动。此后GMR磁头的标准基本定位在3.5英寸和2.5英寸驱动。

2007年，日立公司开发出了直流电GMR磁头，它的平面密度可达1Tb/平方英寸甚至更大。这种可称为直流平面GMR或是CPP-GMR，预计这种磁头可于2011年起应用到驱动中。