Spektrometri massa mengidentifikasi molekul berdasarkan massanya. Sampel diuapkan, diionisasi, dan dipercepat melalui medan magnet atau listrik. Ion-ion tersebut terpisah berdasarkan rasio massa terhadap muatannya. Detektor mencatat kelimpahan setiap ion. Hasilnya adalah spektrum massa, yaitu grafik intensitas terhadap rasio massa terhadap muatan. Ini adalah salah satu teknik analitik yang paling sensitif dan serbaguna yang tersedia.

Instrumen ini memiliki beberapa komponen. Sumber ion mengubah molekul menjadi ion, seringkali melalui tumbukan elektron atau ionisasi elektrospray. Penganalisis massa memisahkan ion, menggunakan teknologi waktu tempuh, kuadrupol, atau perangkap ion. Detektor menghitung ion. Komputer memproses data. Spektrometri massa tandem, atau MS/MS, memecah ion dan menganalisis fragmen tersebut, memberikan informasi struktural.

Spektrometri massa digunakan dalam kimia, biologi, kedokteran, dan ilmu lingkungan. Teknik ini mengidentifikasi senyawa yang tidak dikenal, mengukur obat dan metabolit dalam darah, mendeteksi polutan dalam air, dan mengurutkan protein. Teknik ini digunakan dalam kontrol doping, forensik, dan keamanan pangan. Spektrometri massa dapat mendeteksi attomoles suatu zat, yaitu beberapa ratus ribu molekul.

Teknik ini memerlukan persiapan sampel yang cermat dan kalibrasi instrumen. Biayanya tidak murah. Namun, untuk sensitivitas dan spesifisitas, sulit untuk ditandingi. Ini adalah andalan dalam kimia analitik.