Năm 1986 ông khám phá ra sự trao đổi cặp phản song song giữa các lớp sắt từ cách nhau bởi một lớp mỏng phi sắt từ, và vào năm 1988 ông khám phá ra hiệu ứng từ điện trở khổng lồ (GMR).[14] GMR cũng được khám phá đồng thời và độc lập bởi Albert Fert ở trường Đại học Paris-Sud. Hiệu ứng này đã được áp dụng để nâng cao khả năng đọc và ghi trong các ổ đĩa cứng hiện đại. Một ứng dụng khác của hiệu ứng GMR là đảm bảo sự ổn định trong bộ nhớ truy cập từ ngẫu nhiên.

Ngoài giải thưởng Nobel vật lý, các nghiên cứu của Grünberg cũng được trao giải trong Giải thưởng quốc tế APS cho Các Vật liệu mới, Giải thưởng của hiệp hội quốc tế về Vật lý từ lý thuyết và ứng dụng, Giải thưởng Vật lý châu Âu Hewlett-Packard, Giải Wolf Vật lý và Giải thưởng Nhật Bản 2007. Ông giành Giải thưởng Tương lai Đức về Công nghệ và Sáng tạo năm 1998 và được nêu tên "Nhà sáng chế châu Âu của năm"[15] trong phần "Các đại học và các viện nghiên cứu" Cơ quan bằng sáng chế châu Âu và Ủy ban châu Âu năm 2006.