本发明公开了一种以石墨烯作为势垒层的MTJ磁场传感器，包括两个磁力线聚集器、用来构成惠斯通测量电桥的四个MTJ磁敏感元件、四个电极及基底，两个磁力线聚集器呈对称状布置，两个所述MTJ磁敏感元件位于两个磁力线聚集器之间的间隙处，另外两个所述MTJ磁敏感元件分别位于两个磁力线聚集器的底部，每个所述MTJ磁敏感元件均包括由下至上依次堆叠排列的基底、底电极层、第一缓冲层、自由铁磁层、石墨烯势垒层、被钉扎铁磁层、钉扎层、第二缓冲层及顶电极层。本发明具有结构简单紧凑、体积小、成本低廉、制作方便、具有高分辨力等优点。