روش مگنتومتری كه قديمي‌ترين روش ژئوفيزيك اكتشافي است؛ در اصول و حتي تعبير و تفسير شباهت‌هاي بسياري با روش‌هاي ثقل سنجي دارد. اما به طور معمول اين روش پيچيده تر است و تغييرات ميدان مغناطيسي نيز نامنظم تر و محلي تر از شتاب ثقل زمين است.در اين روش اندازه‌گيري تغييرات ميدان مغناطيسي زمين یا گرادیان آن انجام مي‌شود. چرا كه برخي از مواد مانند مگنتيت در ميدان مغناطيسي زمين، آنوماليهاي بالاي مغناطيسي نشان مي‌دهند. كانسارهاي آهن، مس‌هاي اسكارن، نيكل و آزبست به دليل همراهي با كانه‌هاي مغناطيسي، با برداشت‌هاي مغناطيس سنجي به راحتي قابل اكتشافند. حتي برخي از ژئوفيزيكدانان اكتشافي، اين روش را براي اكتشاف طلاي پلاسري به علت همراهي آن با ماسه‌هاي سياه حاوي مقادير بالاي مگنتيت، توصيه مي‌كنند. اساس تئوری این روش در واقع پاسخ نفوذپذیری مغناطیسی فلزات و سنگهای دارای مواد فرو مغناطیس به میدان مغناطیسی زمین است. از نظر تاریخی اولين بار گيلبرت (سال 1600) پزشك مخصوص ملكه اليزابت اول در كتاب مغناطيس، مفهوم ميدان مغناطيسي زمين را با تعيين جهت آن در هر نقطه از سطح زمين مشخص نمود. در حدود سال 1640 به منظور اكتشاف آهن، در سوئد آنوماليهاي محلي با اندازه‌گيري ميدان مغناطيسي زمين شناسايي شد. در پايان قرن هفدهم استفاده از اين روش مطالعاتي براي اكتشاف كانسارهاي آهن امري متداول و معمول بود. اولين مگنتومتر نسبتاً دقيق اندازه‌گيري ميدان مغناطيسي در سال 1873 توسط پروفسور تالن ابداع شد.

 کاربردها:
• مکان یابی فلزات مغناطیسی (مخازن فولادی، زباله‌ها و تاسیسات مدفون و غیره)
• اکتشاف ذخایر هیدروکربوری
• اکتشاف کانی‌ها و بررسی ساختار‌های زمین شناسی مثل گسل‌ها
• اکتشافات باستان شناسی
• پی جویی مهمات منفجر نشده

مزایا:
• اندازه گیری‌های نسبتا آسان
• تماس تهاجمی با زمین ندارد
• تنها فلزات دارای مواد فرو مغناطیس را شناسایی می کند
• قابل حمل با دست یا کامیون

محدودیت‌ها:
• گرادیان میدان به هدف‌های عمیقتر کمتر از میدان کل حساس است.
• فنسها و لوله‌های فلزی کامیون‌ها و ساختمان‌ها بر روی قرائتها اثر می گذارند.
• قرائتها در معرض نوسانات طبیعی زمین قرار دارند (استفاده از ایستگاه base برای حذف نوسانات)