本发明涉及一种平面集成的三维磁场传感器，其包括：一个片基和其上的缓冲层，以及三个位于缓冲层上不同区域的、独立的、磁性多层膜构成的磁性传感器单元，在没有外加磁场时三个磁性传感器单元的自由层有同一个易轴方向，钉扎层的三个易轴方向相互垂直，分别具有垂直于片基平面磁场感应方向和平行于片基平面、且相互垂直的二维磁场感应方向。该平面集成的三维磁场传感器可用于检测三维磁场。由于本发明将测量三维方向的磁场传感器集中在一块芯片上，减小了传感器体积，降低了成本，大大提高了三维磁性传感器的稳定性，尤其是可以与大规模集成电路工艺相兼容，在一些特定条件下有着很多不可替代的优点。