1990年代末期に導入された磁気ヘッド技術で「巨大磁気抵抗効果ヘッド」と呼びます。ハードディスクは磁性体を塗ったプラッター（磁気ディスク）に、磁気ヘッドを使って情報を記録・再生します。磁気ヘッドの役割は、電気信号の変化を磁気変化に変換してプラッターに記録し、またこのプラッター上の磁気記録を読み取って電気信号の変化に戻すことになります。ここで重要になるのが、磁気を電気に変換する「再生ヘッド」の変換効率で、どれだけ小さな磁気変化をとらえることができるか、つまり磁気ヘッドの感度がハードディスクの記録密度を高める上で重要な要素となってきます。より小さな磁気変化をとらえることができれば、プラッター上により細かく情報を記録できるようになるため、感度に優れた磁気ヘッドの開発は最優先課題の1つでした。
GMRヘッドでは、厚さ数ナノメートルの非常に薄い強磁性薄膜と非磁性薄膜を多層に積層（重ね合わせ）した「巨大磁気抵抗」素子が使用されています。（図1）このGMRヘッドはそれまでの磁気ヘッドに比べて非常に高い磁気感度があり、より微細な磁気記録を可能にしました。
現在はより磁気感度の高いTMRヘッド（Tunnel Magneto Resistive Head）が実用化されており、実際の製品に採用されている読み出しヘッドはGMRヘッドからTMRヘッドへの移行期にあります。このTMRヘッドはGMRヘッドの積層内に絶縁層を設けた構造になっており、GMRヘッドの発展系と言えます。
さらに将来に向けてGMRヘッドの改良型であるCPP（Current Perpendicular to Plane）型GMRヘッドの開発が盛んに行われており、その実用化によって1台で十数テラバイトの記録容量を持つハードディスクの実現が期待されています。通常のGMRヘッドが薄膜積層に対して平行に電流を流すのに対して、CPP型GMRヘッドでは垂直方向に電流を流すことで高密度化に適した構造とされています。

本来ハードディスクでは、磁性体に対して周方向、すなわち回転方向に対して水平に磁力を記録する方式が採用されていました。これは「水平磁気記録方式」と呼ばれ、古くはオーディオテープやビデオテープなどのアナログ記録テープデバイスから、フロッピーディスクなどのデジタル記録デバイスまで共通の記録方法でした。
しかしこの水平磁気記録方式には、隣接した磁気記録領域（磁区）同士の反発による磁力低下などにより、高密度化（大容量化）が難しいという課題がありました。これに対して2000年以降、磁性体に対して垂直方向に記録を行う方式が実用化され、大幅に記録密度を向上させる技術として、今ではほとんどのハードディスクに採用されています。（図2）
垂直磁気記録方式では、プラッターおよびヘッドに垂直磁気記録専用のものが必要です。プラッターでは、データの記録を行う強磁性体の記録層の下に軟磁性体による「裏打ち層」が積層されており、磁気ヘッドと共に磁気回路の一部を構成することで垂直磁気記録を実現します。さらに磁気ヘッドも磁気回路の構成の違いから、垂直磁気記録用の従来とは異なった形状のものとなります。
垂直磁気記録方式のハードディスクは2005年に国内のドライブメーカーによって初めて製品化され、1.8インチクラスのハードディスクで、プラッターあたり40ギガバイトという高密度記録を実現しました。（写真1）今では2.5インチハードディスクはもちろんのこと、3.5インチハードディスクにも垂直磁気記録方式の採用が進んでいます。