La spectrométrie de masse identifie les molécules par leur masse. Un échantillon est vaporisé, ionisé, puis accéléré par un champ magnétique ou électrique. Les ions se séparent selon leur rapport masse/charge. Un détecteur enregistre l'abondance de chaque ion. On obtient ainsi un spectre de masse, c'est-à-dire un graphique de l'intensité en fonction du rapport masse/charge. C'est l'une des techniques analytiques les plus sensibles et les plus polyvalentes.

L'instrument comporte plusieurs composants. La source d'ions convertit les molécules en ions, généralement par impact électronique ou ionisation par électrospray. L'analyseur de masse sépare les ions, grâce à la technologie du temps de vol, du quadripôle ou du piège à ions. Le détecteur compte les ions. Un ordinateur traite les données. La spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) fragmente les ions et analyse les fragments, fournissant ainsi des informations structurales.

La spectrométrie de masse est utilisée en chimie, en biologie, en médecine et en sciences de l'environnement. Elle permet d'identifier des composés inconnus, de quantifier les médicaments et leurs métabolites dans le sang, de détecter les polluants dans l'eau et de séquencer les protéines. Elle est utilisée dans le contrôle antidopage, la médecine légale et la sécurité alimentaire. Elle peut détecter des attomoles d'une substance, soit quelques centaines de milliers de molécules.

Cette technique exige une préparation minutieuse des échantillons et un étalonnage précis des instruments. Son coût est élevé. Cependant, en termes de sensibilité et de spécificité, elle est difficile à égaler. C'est un outil incontournable en chimie analytique.