Le spectromètre de masse donne la composition chimique d’un échantillon solide, liquide ou gazeux. Pour ce faire, l’échantillon est d’abord ionisé sous un vide élevé. Les ions ainsi produits sont ensuite séparés et triés en fonction de leur masse : en cela, le spectromètre de masse fournit une analyse qualitative, plus ou moins caractéristique de la structure moléculaire de l’échantillon. Ce type d’appareil fournit également une analyse quantitative : l’amplitude du signal correspondant à chaque constituant est en effet directement proportionnelle à la quantité de ce constituant dans l’échantillon étudié.
Il existe de multiples façons d’ioniser un échantillon : par bombardement électronique (utilisable uniquement sur les composés gazeux ou vaporisés), par réaction chimique (très pratiquée pour les composés organiques), par désorption et ionisation chimique (utilisée surtout sur les molécules peu ou pas volatiles), par désorption de champ, par désorption laser, par bombardement d’atomes rapides, par bombardement d’ions, par désorption plasma, par ionisation de surface, par source à plasma par décharge continue, par source à plasma par couplage inductif, etc.