质谱分析通过质量来识别分子。样品被汽化、电离，并在磁场或电场中加速。离子根据其质荷比分离。检测器记录每种离子的丰度。结果得到质谱图，即强度与质荷比的关系图。它是目前最灵敏、用途最广泛的分析技术之一。

该仪器由多个组件构成。离子源将分子转化为离子，通常采用电子轰击或电喷雾电离方式。质量分析器利用飞行时间、四极杆或离子阱技术分离离子。检测器对离子进行计数。计算机处理数据。串联质谱（MS/MS）将离子碎片化并分析碎片，从而提供结构信息。

质谱技术广泛应用于化学、生物学、医学和环境科学领域。它可以鉴定未知化合物，定量分析血液中的药物及其代谢物，检测水中的污染物，并进行蛋白质测序。它还被用于兴奋剂检测、法医学和食品安全等领域。质谱技术能够检测阿托摩尔级的物质，即几十万个分子。

这项技术需要精细的样品制备和仪器校准，成本不低。但就灵敏度和特异性而言，它几乎无可匹敌，是分析化学领域的主力军。