گرادیومترها حاصل پیشرفت در صنعت کاوش مغناطیس‌سنجی هستند و برخلاف مگنتومترهای ابتدایی که فقط متشکل از یک سنسور بودند در ساخت گرادیومتر از دو یا چند سنسور استفاده می‌کنند و بجای اندازه‌گیری «شدت میدان مغناطیسی»، ««تغییرات میدان مغناطیسی»» در یک نقطه را ثبت می‌نمایند.
به عبارت دیگر در این روش، در یک پراب لوله‌ای شکل (به ارتفاع تقریبی 100 سانتیمتر) یک یا چند سنسور در پایین پراب و یک یا چند سنسور در بالای پراب با فاصله 50 تا 80 سانت از یکدیگر قرار می‌گیرند.. وظیفه‌ی سنسورهای بالایی، شناسایی و حذف میدان‌های محیطی و مزاحم موجود در بالای سطح خاک بوده و وظیفه سنسورهای پایینی تمرکز روی میدان زیر سطح زمین و کشف اهداف عمیق است.
در واقع سنسورهای بالایی این امکان را به اپراتور می‌دهند تا متوجه شوند کدام میدان مغناطیسی از زیر سطح خاک منتشر شده و کدام میدان مربوط به محیط پیرامون است در نتیجه خطای اپراتوری بسیار کم می‌شود.
به عنوان مثال، گرادیومترها نسبت به مگنتومترها، حساسیت کمتری به املاح و ذرات معدنی دارند در نتیجه اپراتوران این دستگاه ها کمتر دچار اشتباه می‌شوند.