本发明涉及一种层状集成的三维磁场传感器，其为在磁性多层膜上经常规半导体制备工艺，形成的独立的分别对三维空间感应的磁场传感器，所述的磁性多层膜包括一片基及其上的缓冲层，在缓冲层上依次沉积三个由叠加的隧道结或/和巨磁电阻材料的磁组元件形成的磁性传感器单元，还包括在两个磁性传感器单元之间的绝缘层，及第三磁性传感器单元上的覆盖层；每一个磁性传感器单元均包括反铁磁层、钉扎层、非磁性层、和自由层，且钉扎层和自由层方向垂直，在没有外加磁场时三个磁电阻元件的自由层有一个易轴方向，钉扎层的三个易轴方向相互垂直，分别具有垂直于片基和平行于片基、且相互垂直的磁场感应方向。该三维集成地磁场传感器可用于检测三维磁场。