Dị thường từ nói chung là một phần nhỏ của từ trường Trái Đất. Từ trường Trái Đất là đại lượng vec-tơ, giá trị toàn phần dao động từ 25.000 đến 65.000 nano Tesla (nT)[1]. Để đo dị thường, các máy đo từ, còn gọi là từ kế, phải có độ nhạy nhỏ hơn 10 nT và thường phải định hướng đầu thu, còn gọi là Cảm biến, thích hợp. Có ba loại máy đo từ chính được sử dụng trong đo từ trường Trái Đất:

• Máy đo từ fluxgate được phát triển trong Thế chiến II để phát hiện tàu ngầm. Máy đo thành phần trường dọc theo trục vật lý của đầu thu, do đó đầu thu cần phải được định hướng. Trên mặt đất, đầu thu được định hướng theo phương thẳng đứng, và gọi là đo thành phần Z (của vec-tơ trường từ). Hiện nay máy này ít được dùng.
• Máy đo từ proton còn gọi là Máy đo từ tuế sai proton, đo giá trị toàn phần trường, có độ nhạy cỡ 0,1 - 1 nT, Các máy thế hệ mới dùng từ hóa tần cao thì đạt độ nhạy 0,001 nT. Mỗi lần đo mất cỡ 1-3 giây. Kết quả đo không phụ thuộc định hướng đầu thu, tuy nhiên để có tín hiệu tuế sai mạnh thì trục vật lý của đầu thu cần định hướng gần vuông góc với phương trường. Nó được sử dụng trong hầu hết các cuộc khảo sát mặt đất và máy bay, ngoại trừ đo trong giếng khoan và trong khảo sát đo trường độ phân giải cao.
• Máy đo từ lượng tử còn gọi gọn là Máy đo từ kiểu bơm quang học, trong đó sử dụng hơi kim loại kiềm (thường dùng Rubidi hay Cesium, và do đó gọi gọn là Máy đo từ Rubidi hay Máy đo từ Cesium), có độ nhạy dưới 0,001 nT. Mỗi giây có thể đo vài lần. Máy được sử dụng trên các vệ tinh và trên máy bay.