Un spectrometru de masă cu ionizare poate veni în multe forme diferite pentru multe utilizări diferite; totuși, toate lucrează pe aceleași principii de bază. O probă este plasată într-un spectrometru de masă cu ionizare, iar particulele sale sunt încărcate electric, transformându-le în ioni. Acești ioni sunt apoi sortați după masa lor și măsurați, creând un spectru care identifică toate componentele chimice ale probei. Capacitatea de a identifica substanțele chimice și compoziția lor cu precizie este utilă în multe discipline științifice, inclusiv geologie, arheologie și înțelegerea componenței chimice a planetelor și stelelor. Una dintre cele mai importante utilizări ale unui spectrometru de masă cu ionizare este în cercetarea și tratamentul medical, unde dispozitivul poate identifica urme de substanțe chimice în corpul uman pentru a diagnostica bolile și a studia efectele chimice ale medicamentelor.
Oamenii de știință care studiază Pământul folosesc spectrometrele de masă pentru o varietate de scopuri. În geologie, măsurătorile precise ale componentelor rocilor antice pot oferi informații despre vârsta lor și condițiile care existau atunci când s-au format. În studiile meteorologice, spectrometria de masă poate identifica nivelurile exacte ale diferitelor gaze din probele de miez de gheață arctică, spunând oamenilor de știință nivelurile de gaze cu efect de seră care au existat în atmosfera Pământului de-a lungul a zeci de mii de ani. Oamenii de știință au putut chiar să folosească spectrometria de masă pentru a identifica rămășițele masivului meteorit despre care se crede că a provocat dispariția dinozaurilor.
În studierea sistemului nostru solar, oamenii de știință nu numai că au folosit spectrometrul de masă cu ionizare pentru a studia mostre de meteoriți care au căzut aici pe Pământ, dar au integrat și dispozitivele în navele spațiale. Cele două nave spațiale Viking trimise pe Marte în 1975 aveau fiecare un spectrometru de masă cu ionizare la bord pentru a căuta semne chimice de viață. Sonda Huygens, care a aterizat pe Titan, cea mai mare lună a lui Jupiter, în 2005, a folosit un spectrometru de masă cu ionizare pentru a studia atmosfera și compoziția suprafeței lunii.
Științele medicale folosesc pe scară largă spectrometrele de masă cu ionizare. În cercetare, ele sunt folosite pentru a identifica substanțele chimice din natură care pot avea utilizări medicinale și ajută la înțelegerea modului în care aceste substanțe interacționează cu alte substanțe chimice din corpul uman. Când o boală este diagnosticată, acestea sunt utilizate pentru a identifica substanțele chimice, cum ar fi toxinele, care pot afecta negativ un pacient. Ele sunt, de asemenea, folosite pentru a identifica proteinele, enzimele și alți compuși biologici prezenți în organism, care pot oferi o perspectivă asupra cauzelor bolii unei persoane.
Spectrometrele de masă cu ionizare au, de asemenea, utilizări în afara medicinei și cercetării. Acestea pot fi folosite pentru a măsura calitatea aerului din clădiri sau fabrici, pentru a monitoriza puritatea produsului în industrie sau chiar pentru a identifica surse alternative de materii prime. Spectrometrul de masă cu ionizare continuă să găsească noi utilizări și aplicații literalmente oriunde în care cunoașterea exactă a compoziției chimice a unei substanțe este informativă sau benefică.