Dette instrumentet var et allsidig kjemisk analyseinstrument som var laget for å identifisere og måle kjemikalier i Titans atmosfære. Det var utstyrt med en prøvetaker som ble fylt høyt i atmosfæren for analyse. Massespektrometeret bestemte molvekten av hver gass, og en kraftigere separasjon av de molekylære og isotopiske stoffene ble oppnådd ved hjelp av gasskromatografen. Under nedstigningen analyserte GCMS-en også pyrolyseprodukter (gassprøver endret ved oppvarming) som ble sendt fra en aerosolfanger. Til slutt målte GCMS-en sammensetningen av Titans overflate. Denne undersøkelsen ble gjort mulig ved å varme opp GCMS-instrumentet rett før landing slik at overflatemateriale som virvles opp fordampet.