Avhengig av SIMS-typen er det tre grunnleggende analysatorer tilgjengelig: sektor, kvadruopol og flyvetid. Et sektormassespektrometer bruker en kombinasjon av en elektrostatisk analysator og en magnetisk analysator for å skille de sekundære ionene med forholdet mellom masse og ladning. En kvadrupol-masseanalysator skiller massene med resonans elektriske felt, som bare tillater de valgte massene å passere gjennom. Flyvetidsmassespektrometer skiller ionene i en feltfri drivbane i henhold til hastigheten. Siden alle ioner har samme kinetiske energi, varierer hastigheten og derfor flyvetid etter massen. Det krever pulsert sekundær ionegenerering ved hjelp av enten en pulserende primærionpistol eller en pulsert sekundær ionekstraksjon. Det er den eneste analysetypen som kan oppdage alle genererte sekundære ioner samtidig, og er standardanalysatoren for statiske SIMS-instrumenter.