質譜法 (MS) 是一種用于測量離子質荷比的分析技術。 結果顯示為質譜圖，即強度與質荷比的函數關系圖。 質譜法用于許多不同的領域，適用于純樣品和復雜混合物。

質譜圖是離子信號作為質荷比函數的一種繪圖。 這些光譜用于確定樣品的元素或同位素特征、粒子和分子的質量，并闡明分子和其他化合物的化學特性或結構。

在典型的 MS 程序中，樣品（可能是固體、液體或氣體）被電離，例如通過用電子束轟擊它。 這可能會導致一些樣品的分子分裂成帶正電的碎片，或者只是帶正電而不碎裂。 然后根據它們的質荷比分離這些離子（碎片），例如通過加速它們并將它們置于電場或磁場中：相同質荷比的離子將經歷相同的偏轉量 . 離子通過能夠檢測帶電粒子的機構檢測，例如電子倍增器。 結果顯示為檢測到的離子信號強度隨質荷比變化的譜圖。 樣品中的原子或分子可以通過將已知質量（例如，整個分子）與已識別質量相關聯或通過特征碎片模式來識別。

1886 年，Eugen Goldstein 觀察到低壓氣體放電中的射線從陽極傳播并通過穿孔陰極中的通道，與帶負電荷的陰極射線（從陰極傳播到陽極）的方向相反。 Goldstein 將這些帶正電的陽極射線稱為 Kanalstrahlen； 該術語的標準英語翻譯是運河射線。 威廉·維恩 (Wilhelm Wien) 發現強電場或強磁場會使管射線發生偏轉，并于 1899 年構建了一種具有垂直電場和磁場的裝置，該裝置可根據荷質比 (Q/m) 分離正射線。 維恩發現荷質比取決于放電管中氣體的性質。 英國科學家 J. J. Thomson 后來通過降低制造質譜儀的壓力改進了 Wien 的工作。

到 1884 年，“光譜儀”一詞已成為國際科學詞匯的一部分。早期測量離子質荷比的光譜儀稱為質譜儀，由在感光板上記錄質量值光譜的儀器組成。 質譜儀類似于質譜儀，只是離子束被引導到熒光屏上。 當需要快速觀察調整效果時，早期的儀器會使用質譜儀配置。 正確調整儀器后，插入感光板并曝光。 盡管熒光屏的直接照明被示波器的間接測量所取代，但質譜儀一詞仍在使用。 由于可能與光光譜混淆，現在不鼓勵使用術語質譜。 質譜通常縮寫為 mass-spec 或簡稱為 MS。

現代質譜分析技術由 Arthur Jeffrey Dempster 和 F.W. Aston 分別于 1918 年和 1919 年發明。

稱為 calutron 的扇形質譜儀由 Ernest O. Lawrence 開發，在曼哈頓計劃期間用于分離鈾的同位素。 第二次世界大戰期間建立的田納西州橡樹嶺 Y-12 工廠使用 Calutron 質譜儀進行鈾濃縮。

1989 年，由于在 1950 年代和 60 年代發展了離子阱技術，Hans Dehmelt 和 Wolfgang Paul 獲得了一半的諾貝爾物理學獎。

2002 年諾貝爾化學獎授予約翰·貝內特·芬恩 (John Bennett Fenn) 以發展電噴霧電離 (ESI) 和田中幸一 (Koichi Tanaka) 以發展軟激光解吸 (SLD) 及其在生物大分子尤其是蛋白質電離方面的應用。

質譜儀由三個組件組成：離子源、質量分析器和檢測器。 電離器將一部分樣品轉化為離子。 根據樣品的相（固相、液相、氣相）和未知物質的各種電離機制的效率，電離技術種類繁多。 提取系統從樣品中去除離子，然后通過質量分析器將其定位并進入檢測器。 碎片的質量差異允許質量分析器根據離子的質荷比對離子進行分類。