重力梯度的测量始于20世纪初，匈牙利物理学家厄缶（Baron Loránd Eötvös de Vásárosnamény，1848～1919）将开尔文第斯扭秤移植用于地面静态重力梯度测量。20世纪70年代开始了在运动平台上的重力梯度测量。重力梯度测量可以是部分张量分量的测量，也可以是全张量测量，取决于仪器测量方式和应用需求。2009年3月17日欧空局发射了地球重力场和海洋环流探测卫星（GOCE），用于测量获得空间分辨率优于100千米的中长波长重力场和洋流观测分析等科学任务。

一般采用在当地北东天坐标系中重力矢量的三分量相对于三个坐标轴方向的导数来表示，共九个梯度分量，构成梯度张量。通过坐标变换可以将不同坐标系梯度张量进行相互转换。通常重力梯度采用的单位是厄缶（E）。重力梯度是重力位的二阶偏导数，以曲率描述了重力场的局部结构，从重力梯度中去除正常重力梯度所剩余的是扰动重力梯度。其信息主要反映了地表附近局部异常质量的影响。