電子の衝突により生成された高エネルギー分子イオンは、そのエネルギーを衝突を介して中性分子に渡す。これにより分析物のフラグメンテーションが少なくなり、それゆえ未知の分析物の分子量を決定することができる。フラグメンテーションの程度は試薬ガスの適切な選択により制御される。CIにより与えられるスペクトルは他のイオン化方法と比較して単純であり高感度である。さらにCIのいくつかのバリエーションをクロマトグラフィー分離技術と組み合わせることができ、それによって化合物の同定における有用性が向上する。しかし、この手法は揮発性化合物に限られ、フラグメンテーションが少ないため、得ることのできる情報も少ない。
CI実験はチャンバー内での気相酸-塩基反応の使用を伴う。イオンは分析物とイオン源に存在する試薬ガスのイオンとの衝突により生成される。一般に用いられる試薬ガスにはメタン、アンモニア、水、イソブタンなどがある。イオン源の中には試薬ガスが分析物と比べ大過剰に存在している。約200-500 eVのエネルギーでイオン源に入る電子は試薬ガスを優先的にイオン化する。その後、イオン/分子反応でより安定な試薬イオンが生成され、その結果として起こる他の試薬ガス分子との衝突によりイオン化プラズマが生成されるであろう。分析物の陽イオンおよび陰イオンはこのプラズマとの反応により形成される。試薬ガスとしてメタンを用いた場合は以下の反応が起こる可能性がある。
CIはイオン化にEIと共通のイオン源を使用するが、いくつか違う点がある。イオン-ガス間の反応を促進するために、チャンバーは約1 torrの圧力に保たれる。電子はタングステン、レニウム、イリジウム製の金属フィラメントを介して生成され、高いエネルギーを持っているため電離箱内を長い距離移動する。CIはEIとは異なり電子ビームはチャンバーの端までは行かないため、磁石および電子トラップが必要ではない。チャンバー内の圧力は10⁻⁴ torr以下に保たれる。
化学イオン化はEI法と比較して必要なエネルギー量が少ないが、使用する反応物質により異なる。この低エネルギーイオン化機構はフラグメンテーションをほとんどもしくは全くもたらさず、より単純なスペクトルをもたらす。フラグメンテーションが欠如していることにより、イオン化種について決定されうる構造情報の量が制限される。しかし、典型的なCIスペクトルは容易に同定可能なプロトン化分子イオンピーク[M+1]⁺を有しこれにより分子量が容易に決定できる。この技術は試薬ガスから分析物への高質量物質の移動を必要とし、それゆえフランク=コンドンの原理がイオン化過程を支配しない。よってCIは、EI内の衝撃電子のエネルギーが高く、その結果分析物のほとんどがフラグメンテーションし分子イオンピークが検出されにくくなったり完全に無くなってしまう場合に有用である。
3月24日、ドラムは5回目の哨戒でビスマルク諸島方面に向かった。4月3日にナウル島の写真偵察を実施。4月9日、ドラムは北緯00度32分 東経150度05分のラバウル沖で4隻の中型輸送船と1隻の護衛艦からなる輸送船団を発見し、魚雷を3本発射。魚雷は1本が輸送船に命中してこれを撃沈した。撃沈後、ドラムは反響音がなくなるのを確認して浮上して周囲を捜索。すると、1艘の救命ボートを発見し、生存者を救助して尋問した所、船の名を「OYAMA-MARU TOKYO」、すなわち陸軍輸送船雄山丸（馬場商事、3,809トン）であると答えた。尋問後、救命ボートに20ミリ機銃弾240発を打ち込んで沈めた。間もなく別の輸送船団を北緯01度19分 東経150度04分の位置に探知し、翌4月10日未明に船団最後尾の輸送船に対して魚雷を3本発射。この攻撃で5,000トン級輸送船を撃沈したと判断され、やがて輸送船団はどこかに去っていった。4月14日には北緯01度29分 東経148度28分の地点で4つの目標を探知し、やがてその中には小型輸送船がいることがわかる。ドラムは時間をかけて先回りして輸送船団を待ち伏せ、夕刻にやっと攻撃態勢に入ることが出来たが、折り悪く哨戒機を発見して深海に潜航せざるを得なかった。しかし、この哨戒機は爆弾を投下せず、その理由として哨戒機は目標を撃沈したと思い込んだのか、味方と間違えたか、浮上してくるのを待っているか、いずれかだろうと考えられた。夜半に浮上したが、周辺には何もなかった。4月18日には北緯01度55分 東経148度24分のビスマルク諸島沖で特設運送船（給兵）日春丸（日産汽船、6,380トン）を発見し、魚雷を4本発射して2本命中させ、日春丸は航行不能となる。続いて魚雷を2本発射するも命中せず、三度目の攻撃で魚雷を2本発射し、ようやく日春丸を撃沈した。5月13日、ドラムは47日間の行動を終えてブリスベンに帰投した。6月7日、ドラムは6回目の哨戒でビスマルク諸島方面に向かった。6月17日、ドラムは南緯02度03分 東経153度44分の地点でレーダーにより3つの目標、駆逐艦朝凪に護衛された第1142船団を探知し、やがて、その姿を確認する。ドラムは魚雷を4本発射し、うち3本が特設運送船妙高丸（板谷商船、5,086トン）に命中してこれを撃沈した。しかし、この哨戒で挙げた戦果は妙高丸撃沈のみであった。7月7日から8日にかけては北緯00度37分 東経148度13分の地点で目標を探知するが、その目標とは病院船だった。7月14日には南緯01度24分 東経147度59分の地点で4隻の輸送船団を発見するが、攻撃には至らなかった。7月26日、ドラムは51日間の行動を終えてブリスベンに帰投した。