Die Massenspektrometrie basiert auf der direkten Messung des Verhältnisses der Masse zur Anzahl positiver oder negativer Elementarladungen von Ionen (m/z) in der Gasphase der zu prüfenden Substanz. Dieses Verhältnis wird in Atommasseeinheiten (1 AME = ein Zwölftel der Masse von 12C) oder in Dalton (1 Da = Masse eines Wasserstoff-Atoms) ausgedrückt. Die in der Ionenquelle des Geräts entstandenen Ionen werden beschleunigt und anschließend durch den Analysator getrennt, bevor sie den Detektor erreichen. Diese Vorgänge laufen in einer Kammer ab, in der durch ein Pumpensystem ein Vakuum zwischen 10–3 und 10–6 Pa aufrechterhalten wird. Das erhaltene Spektrum zeigt die relative Intensität der vorhandenen unterschiedlichen Ionenarten als Funktion des Verhältnisses m/z. Das einem Ion entsprechende Signal wird durch mehrere Peaks dargestellt, die der statistischen Verteilung der unterschiedlichen Isotope dieses Ions entsprechen. Dieses Muster wird als Isotopenprofil bezeichnet. Die durch Massenspektrometrie erhaltene Information ist im Wesentlichen qualitativ (Bestimmung der relativen Molekülmasse, Information über die Struktur aus den beobachteten Bruchstücken) oder quantitativ (unter Verwendung einer internen oder externen Referenzsubstanz) mit Nachweisgrenzen im Bereich von Picomol bis Femtomol.