由两个磁力传感器（主、副探头）、长拖缆、数据采集系统等组成。由于三维地磁场需要测量3个梯度方向，可由一维梯度仪按垂直组合、水平横向组合、水平纵向组合3种方式组成三维梯度仪。采用质子旋进式磁力仪、欧弗豪塞磁力仪、光泵磁力仪、磁通门磁力仪和超导磁力仪等均可组成磁力梯度仪。其中：质子旋进式磁力仪、欧弗豪塞磁力仪和光泵磁力仪为总磁场强度测量仪器，组成的磁力梯度仪测量的是总场模量的差值，不能测量磁场各分量的梯度，因此获得的信息量有限；磁通门磁力仪和超导磁力仪为矢量测量仪器，组成的磁力梯度仪可以测量磁场各分量的梯度值。利用磁通门磁力仪组成的磁力梯度仪，由于其灵敏度和精度不高，为了保证磁梯度测量值的可靠性，须将探头基线距离设置较大，导致仪器探头体积较大，不利于野外携带和操作；超导磁力仪的灵敏度和精度较高，可以制成体积较小的磁力梯度仪，便于野外使用。

（a）横向组合的一维梯度仪（b）纵向组合的一维梯度仪（c）二维梯度仪（d）三维梯度仪磁力梯度仪组合方式