หัวอ่านเองก็เริ่มต้นคล้ายกับหัวอ่านในเครื่องบันทึกเทปซึ่งเป็นอุปกรณ์ง่ายๆ ที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กสูง เช่นเพอร์มัลลอยหรือเฟอร์ไรต์ห่อด้วยขดลวดเส้นเล็กรูปตัว C เมื่อทำการเขียน ขดลวดจะได้รับพลังงานสนามแม่เหล็ก แรงสูง จะเกิดขึ้นในช่องว่างของรูปตัว C และพื้นผิวการบันทึกที่อยู่ติดกับช่องว่างจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก เมื่อทำการอ่าน วัสดุที่เป็นแม่เหล็กจะหมุนผ่านหัวอ่านแกนเฟอร์ไรต์จะรวมสนามแม่เหล็ก และกระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในขดลวด ในช่องว่าง สนามแม่เหล็กจะแรงมากและค่อนข้างแคบ ช่องว่างนั้นมีขนาดโดยประมาณเท่ากับความหนาของสื่อแม่เหล็กบนพื้นผิวการบันทึก ช่องว่างนี้เป็นตัวกำหนดขนาดขั้นต่ำของพื้นที่ที่บันทึกไว้บนแผ่นดิสก์ หัวอ่านเฟอร์ไรต์มีขนาดใหญ่และเขียนคุณลักษณะขนาดค่อนข้างใหญ่ นอกจากนี้ยังต้องบินห่างจากพื้นผิวพอสมควร จึงต้องใช้สนามแม่เหล็กที่แรงกว่าและหัวอ่านที่ใหญ่กว่า^{[ 4 ]}

หัวเชื่อม MIG (Metal-in-gap ) เป็น หัว เชื่อมเฟอร์ไรต์ที่มีชิ้นส่วนโลหะ ขนาดเล็กอยู่ ในช่องว่างระหว่างหัวเชื่อม ซึ่งทำหน้าที่รวมสนามไฟฟ้า ทำให้สามารถอ่านและเขียนชิ้นงานขนาดเล็กได้ ปัจจุบันหัวเชื่อม MIG ได้ถูกแทนที่ด้วยหัวเชื่อมแบบฟิล์มบาง (Thin-film heads)

เทคโนโลยีฟิล์มบางถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี 1979 ในไดรฟ์ดิสก์IBM 3370โดยใช้เทคนิคโฟโตลิโทกราฟีที่คล้ายกับที่ใช้ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างหัวอ่านฮาร์ดไดรฟ์ ในขณะนั้น หัวอ่านเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าและมีความแม่นยำมากกว่าหัวอ่านแบบเฟอร์ไรต์ที่ใช้กันอยู่ โดยมีลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์คล้ายคลึงกันและใช้หลักฟิสิกส์เดียวกัน มีการสร้างชั้นบางๆ ของวัสดุแม่เหล็ก (Ni–Fe) ฉนวน และขดลวดทองแดงบนพื้นผิวเซรามิก จากนั้นจึงแยกออกเป็นหัวอ่าน/เขียนแต่ละหัวที่รวมเข้ากับแบริ่งอากาศ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตต่อหน่วยได้อย่างมาก^{[ 5 ]}หัวอ่านฟิล์มบางมีขนาดเล็กกว่าหัวอ่าน MIG มาก จึงทำให้สามารถใช้คุณสมบัติการบันทึกที่มีขนาดเล็กกว่าได้ หัวอ่านฟิล์มบางทำให้ไดรฟ์ขนาด 3.5 นิ้วมีความจุในการจัดเก็บข้อมูลถึง 4 GB ในปี 1995 รูปทรงของช่องว่างหัวอ่านเป็นการประนีประนอมระหว่างสิ่งที่ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการอ่านและสิ่งที่ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการเขียน^{[ 4 ]}  

การนำหัว AMR มาใช้ในปี พ.ศ. 2533 โดย IBM ^{[ 7 ]}ส่งผลให้ความหนาแน่นของพื้นที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วประมาณ 100% ต่อปี

ในปี พ.ศ. 2540 GMR ซึ่งเป็นหัวแม่เหล็กต้านทานขนาดใหญ่ เริ่มเข้ามาแทนที่หัว AMR ^{[ 7 ]}

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 มีการศึกษาวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับผลกระทบของความต้านทานแม่เหล็กมหาศาล (CMR) ซึ่งอาจทำให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นมากยิ่งขึ้น แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติได้ เนื่องจากต้องใช้อุณหภูมิต่ำและอุปกรณ์ขนาดใหญ่^{[ 8 ] [ 9 ]}

ในปี 2547 Seagate ^{[ 7 ]}ได้เปิดตัวไดรฟ์แรกที่ใช้ หัวอ่าน แบบอุโมงค์ MR ( TMR ) ทำให้สามารถสร้างไดรฟ์ขนาด 400 GB ที่มีแผ่นดิสก์ 3 แผ่นได้ Seagate ได้แนะนำหัวอ่าน TMR ที่มีขดลวดความร้อนขนาดเล็กในตัวเพื่อควบคุมรูปร่างของ บริเวณ ตัวแปลงสัญญาณของหัวอ่านในระหว่างการทำงาน ขดลวดความร้อนสามารถเปิดใช้งานก่อนเริ่มการเขียนเพื่อให้แน่ใจว่าขั้วการเขียนอยู่ใกล้กับดิสก์และตัวกลาง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการเปลี่ยนผ่านแม่เหล็กที่เขียนโดยทำให้มั่นใจว่าสนามเขียนของหัวอ่านอิ่มตัวตัวกลางแม่เหล็กของดิสก์อย่างสมบูรณ์ วิธีการกระตุ้นด้วยความร้อนแบบเดียวกันนี้สามารถใช้เพื่อลดระยะห่างระหว่างตัวกลางดิสก์และเซ็นเซอร์อ่านชั่วคราวในระหว่างกระบวนการอ่านกลับ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแรงและความละเอียดของสัญญาณ ภายในกลางปี ​​2549 ผู้ผลิตรายอื่น ๆ ได้เริ่มใช้วิธีการที่คล้ายกันในผลิตภัณฑ์ของตน