运动的带电粒子在磁场中发生偏转而导致移动距离增加，从而引起电阻率改变。磁阻效应可以用参数MR描述。MR是材料在零磁场和加磁场下电阻变化值（）与零磁场下电阻值（）之比，该参数可以是正值，也可以是负值。磁阻效应是一个很普遍的效应。非磁性金属材料的MR值一般较小；磁性金属材料的MR值会大一些，但也都小于15%。

人们发现，铁磁金属与非铁磁金属组成的超晶格薄膜（如Fe/Cr）和一些过渡元素氧化物（如La_2/3Sr_1/3MnO₃）的MR值巨大，是普通材料的几十倍，称为巨磁阻材料。法国物理学家A.费尔和德国物理学家P.格伦贝格因发现巨磁电阻效应而获得2007年诺贝尔物理学奖。

对于Fe/Cr薄层交替叠合组成的超晶格薄膜，在外磁场作用下铁磁层的磁矩趋于相互平行，对与自旋相关的载流子散射最小，材料有最小的电阻；当外场减弱，铁磁层的磁矩排列的混乱度增加，对与自旋有关的载流子散射增强，材料的电阻增大，从而使材料表现出巨磁阻效应。金属超晶格薄膜巨磁阻材料的使用使磁存储器件的存储密度提高了很多倍。

对于过渡元素氧化物La_2/3Sr_1/3MnO₃，Sr的掺杂一方面使Mn的d轨道能带中的空穴浓度增加，使材料具有金属导电性。基于d轨道的强关联效应，材料的电子载流子是自旋极化的。另一方面Sr的掺杂使Mn成为+3和+4混合价态。基于Mn³⁺和Mn⁴⁺的双交换作用，使材料具有了铁磁性。这样，在磁场的调制下，材料表现出巨磁阻效应。