Η φασματομετρία μάζας αναγνωρίζει μόρια από τη μάζα τους. Ένα δείγμα εξατμίζεται, ιονίζεται και επιταχύνεται μέσω ενός μαγνητικού ή ηλεκτρικού πεδίου. Τα ιόντα διαχωρίζονται με βάση την αναλογία μάζας προς φορτίο. Ένας ανιχνευτής καταγράφει την αφθονία κάθε ιόντος. Το αποτέλεσμα είναι ένα φάσμα μάζας, ένα διάγραμμα έντασης έναντι της αναλογίας μάζας προς φορτίο. Είναι μια από τις πιο ευαίσθητες και ευέλικτες αναλυτικές τεχνικές που διατίθενται.

Το όργανο έχει πολλά εξαρτήματα. Η πηγή ιόντων μετατρέπει τα μόρια σε ιόντα, συχνά μέσω ιονισμού με κρούση ηλεκτρονίων ή ηλεκτροψεκασμού. Ο αναλυτής μάζας διαχωρίζει τα ιόντα, χρησιμοποιώντας τεχνολογία χρόνου πτήσης, τετραπόλου ή παγίδευσης ιόντων. Ο ανιχνευτής μετρά τα ιόντα. Ένας υπολογιστής επεξεργάζεται τα δεδομένα. Η φασματομετρία μάζας Tandem, ή MS/MS, θραυσματοποιεί τα ιόντα και αναλύει τα θραύσματα, παρέχοντας δομικές πληροφορίες.

Η φασματομετρία μάζας χρησιμοποιείται στη χημεία, τη βιολογία, την ιατρική και την περιβαλλοντική επιστήμη. Αναγνωρίζει άγνωστες ενώσεις, ποσοτικοποιεί φάρμακα και μεταβολίτες στο αίμα, ανιχνεύει ρύπους στο νερό και αλληλουχεί πρωτεΐνες. Χρησιμοποιείται στον έλεγχο ντόπινγκ, στην εγκληματολογία και στην ασφάλεια των τροφίμων. Μπορεί να ανιχνεύσει αττομόρια μιας ουσίας, τα οποία είναι μερικές εκατοντάδες χιλιάδες μόρια.

Η τεχνική απαιτεί προσεκτική προετοιμασία του δείγματος και βαθμονόμηση του οργάνου. Δεν είναι φθηνή. Αλλά ως προς την ευαισθησία και την ειδικότητα, είναι δύσκολο να την ξεπεράσει κανείς. Είναι το βασικό εργαλείο της αναλυτικής χημείας.