द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री अणुओं की पहचान उनके द्रव्यमान के आधार पर करती है। एक नमूने को वाष्पीकृत, आयनित और चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र से त्वरित किया जाता है। आयन अपने द्रव्यमान-आवेश अनुपात के आधार पर अलग हो जाते हैं। एक डिटेक्टर प्रत्येक आयन की प्रचुरता को रिकॉर्ड करता है। परिणाम स्वरूप एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है, जो तीव्रता और द्रव्यमान-आवेश अनुपात का ग्राफ होता है। यह उपलब्ध सबसे संवेदनशील और बहुमुखी विश्लेषणात्मक तकनीकों में से एक है।

इस उपकरण में कई घटक होते हैं। आयन स्रोत अणुओं को आयनों में परिवर्तित करता है, अक्सर इलेक्ट्रॉन प्रभाव या इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण द्वारा। द्रव्यमान विश्लेषक समय-अवधि, चतुर्भुज या आयन ट्रैप तकनीक का उपयोग करके आयनों को अलग करता है। डिटेक्टर आयनों की गणना करता है। एक कंप्यूटर डेटा को संसाधित करता है। टैंडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री, या एमएस/एमएस, आयनों को खंडित करता है और इन खंडों का विश्लेषण करके संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है।

मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, चिकित्सा और पर्यावरण विज्ञान में किया जाता है। यह अज्ञात यौगिकों की पहचान करता है, रक्त में दवाओं और मेटाबोलाइट्स की मात्रा निर्धारित करता है, पानी में प्रदूषकों का पता लगाता है और प्रोटीन अनुक्रम निर्धारित करता है। इसका उपयोग डोपिंग नियंत्रण, फोरेंसिक और खाद्य सुरक्षा में किया जाता है। यह किसी पदार्थ के एटोमोल्स का पता लगा सकता है, जो कुछ लाख अणुओं के बराबर होता है।

इस तकनीक में नमूने की सावधानीपूर्वक तैयारी और उपकरण के अंशांकन की आवश्यकता होती है। यह सस्ती नहीं है, लेकिन संवेदनशीलता और विशिष्टता के मामले में इसका कोई सानी नहीं है। यह विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान का सर्वोपरि उपकरण है।