質(zhì)譜儀以離子源、質(zhì)量剖析器和離子檢測器為中心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的設備。電離后的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質(zhì)量的多種碎片離子和中性粒子。它們在加快電場效果下獲取具有相同能量的均勻動能而進入質(zhì)量剖析器。質(zhì)量剖析器是將一起進入其間的不同質(zhì)量的離子，按質(zhì)荷比m/e巨細別離的設備。別離后的離子依次進入離子檢測器，收集擴大離子信號，經(jīng)計算機處理，繪制成質(zhì)譜圖。離子源、質(zhì)量剖析器和離子檢測器都各有多種類型。質(zhì)譜儀按應用范圍分為同位素質(zhì)譜儀、無機質(zhì)譜儀和有機質(zhì)譜儀；按分辯本領分為高分辯、中分辯和低分辯質(zhì)譜儀；按工作原理分為靜態(tài)儀器和動態(tài)儀器。

質(zhì)譜儀最重要的應用是別離同位素并測定它們的原子質(zhì)量及相對豐度。測定原子質(zhì)量的精度超越化學丈量辦法，大約2/3以上的原子的準確質(zhì)量是用質(zhì)譜辦法測定的。因為質(zhì)量和能量的當量關系，由此可得到有關核結構與核結合能的常識。關于可通過礦石中提取的放射性衰變產(chǎn)物元素的剖析丈量，可斷定礦石的地質(zhì)年代。質(zhì)譜辦法還可用于有機化學剖析，特別是微量雜質(zhì)剖析，丈量分子的分子量，為斷定化合物的分子式和分子結構供給牢靠的根據(jù)。因為化合物有著像指紋相同的獨特質(zhì)譜，質(zhì)譜儀在工業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛應用。