自旋电子学的兴起得益于巨磁电阻效应的发现。早期的自旋电子学主要研究电子自旋-自旋相互作用、自旋-轨道相互作用如何影响电子的输运行为。如巨磁电阻效应和隧穿磁电阻效应，这两类效应均可在核心层为磁性导体/非磁导体（非磁绝缘体）/磁性导体三明治结构或自旋阀结构中观察到。其中间层为非磁导体和非磁绝缘体的情况分别对应巨磁电阻效应和隧穿磁电阻效应。通常当两层磁性导体层的磁化强度平行排列时，该体系处于低电阻状态；当两层磁性导体层的磁化强度反平行排列时，该体系则处于高电阻状态，高低阻态之间的磁电阻比值可高达100%以上，远高于各向异性磁电阻效应等。因此，它很快被应用于磁敏传感器、硬盘磁读头等方面，从而大幅度提高了磁信息存储密度。A.费尔和P.格伦贝格因1988年发现巨磁电阻效应而获得2007年诺贝尔物理学奖。随后自旋转移力矩效应的发现，进一步推动了自旋电子学的发展。业已发现，不仅可以通过磁矩调控自旋极化电流的输运性质，且自旋极化电流的输运行为也能改变局域磁矩的磁化状态，甚至发生180°的翻转。这一效应表明，通过电学方法可以有效操控和翻转磁矩的方向，并很快被应用于磁随机存储器和自旋纳米振荡器等工作原理方面。

随着自旋电子学的迅速发展，相继发现了大量的新奇自旋量子效应，优化出众多新型自旋电子功能材料，以及开发出多种实用型自旋电子核心器件，并发展出很多学科分支及研究方向。例如：①最早期的自旋电子学又被称为磁电子学，主要研究磁性金属及其氧化物材料、磁性金属异质结构和复合材料中的自旋输运性质，是自旋电子学中研究相对成熟、内容十分丰富、应用比较成功的最基础部分；②基于磁性半导体、稀磁半导体、氧化物磁性半导体材料和磁性/半导体异质结构的半导体自旋电子学；③基于有机材料及其异质结构中自旋输运性质的有机自旋电子学；④基于富勒烯、碳纳米管、石墨烯和金刚石等碳材料的碳基自旋电子学；⑤涉及铁磁、铁电、铁弹耦合的多铁性自旋电子学；⑥关注光和自旋相互作用的光自旋电子学；⑦研究诸如自旋塞贝克效应、自旋能斯特效应和自旋珀耳帖效应等自旋相关热电输运性质的热自旋电子学；⑧研究自旋波的激发、调控、传输和检测以及YIG等磁性绝缘体中磁激子（简称磁振子）输运的磁振子自旋电子学；⑨研究谐振腔中磁子与光子耦合的谐振腔自旋电子学；⑩研究自旋-轨道耦合作用的自旋轨道电子学；⑪研究具有拓扑磁结构（如斯格明子等）或者具有拓扑能带结构（如拓扑绝缘体等）材料体系的拓扑自旋电子学；⑫研究心磁、脑磁、生物磁导航等与生命科学相关联的生物磁（自旋）效应的生物自旋电子学等。21世纪将是自旋电子学交叉学科研究及蓬勃发展和自旋电子器件深入开发及广泛应用的黄金时期。自旋电子器件将对计算机和信息科学技术的发展起到升级换代的推动作用。