质谱学的产生和发展过程已经经历了一个多世纪。1898年维恩（W. Wien）首先实现了使一束正离子在电场和磁场中发生偏转。1912年托马逊（J. J.Thompson）利用此原理把氖20和22两个同位素分开。1918年丹普斯特（J. Dempster）和1919年阿斯顿（F. W.Aston）制造了第一批质谱仪来测定同位素。早期的质谱工作仅限于测定同位素和元素的精确摩尔质量等物理学领域，基本上处于理论研究阶段。1935年泰勒（Tayler）用改进了的阿斯顿（Aston）仪器开始研究有机物质谱。到第二次世界大战时期，原子能和石油化学工业的发展，使质谱的应用进入了生产技术领域，加快了发展速度。
最早的用于有机分析的质谱仪器是1940年美国联合电力公司（CEC）生产的CEC-21-101型质谱计。当时美国为了要打破日本在东南亚对天然橡胶的封锁，采用石油气作原料发展合成橡胶工业，需要进行石油气和简单轻质烃的分析，而质谱法在当时是最有效的手段。随着石油化工的发展、石油产品的增加以及塑料和合成纤维工业的发展，对石油馏分的分析提出了更高的要求。1951年布朗（Brown）用裂片法分析了催化裂化汽油的烃组成值（PONA值），为有机质谱在石油化工中的应用打开了局面。到20世纪60年代，质谱法已应用在汽油、煤油、柴油、润滑油和烯烃聚合物的类型组成分析，现在已有近20个质谱分析方法被列为美国材料试验协会（ASTM）标准方法。20世纪70年代后期，由于能源危机，石油化工的发展以及石油产品的深加工，用质谱法研究重油组成日益被重视。为了开发新能源，用质谱法对石油、煤、页岩等矿物资料中某些天然有机物的结构分析，不仅对生油理论的研究而且对能源的开发利用都具有实用价值。随着科学和工业的发展，环境保护问题日益引起人们的重视，因此用质谱法或色谱—质谱—计算机联用技术检测微量有害物质已成为不可缺少的分析手段。质谱法广泛应用于有机分子的结构测定中。当试样极微量时，质谱几乎是唯一能确定结构的方法。随着仪器与技术的发展，不仅可以获得大多数有机物的质谱，而且可获得热不稳定和不挥发化合物，如相对分子质量为10000或几十万的肽、DNA和蛋白质分子的质谱。
质谱仪与各种分离技术可构成联用仪器，如气相色谱—质谱联用（GC-MS）、液相色谱—质谱联用（LC-MS）等，从而质谱成为复杂多组分化合物结构、定性与定量分析极有效的手段。
气体或固体、液体蒸气的分子受一定能量的电子束轰击或强电场的作用，失去一个价电子而形成带正电荷的分子离子；与此同时，分子离子还可进一步发生一些有规律的断裂，生成各种碎片离子。这些带有正电荷的离子在电场、磁场作用下按质荷比（用m/z或m/e表示，即离子质量与电荷量的比值）的大小排列、分析，并依次被检测、记录，获得信号强度—质荷比图谱，即质谱图。利用该质谱图对化合物的摩尔质量、分子的化学式、结构式进行测定，这便是质谱分析法（MS）。
质谱分析法具有以下特点：
（1）分析范围广。质谱分析可对气体、液体和固体等直接进行分析。
（2）灵敏度和分辨率高。高分辨质谱分析可测定微小的质量和微小的质量差值，质量小到10-24g（1个原子量单位）都能分辨得相当清楚，两个粒子间的质量差值为几十万分之一克就可分辨得很好。它可以精确地测定样品分子的摩尔质量，推测样品的化学式、结构式乃至同位素的丰度比。
（3）用样量少，分析速度快。质谱分析时的样品一般只需1mg左右，极限用样量仅为几微克。完成一个样品的分析过程只需几分钟。
质谱分析也有局限性。例如，对高摩尔质量有机化合物的测定还有困难。质谱仪是大型复杂的精密仪器，价格比较昂贵，操作条件需要高真空，因此造成使用和维护方面的困难等。尽管如此，质谱分析法仍具有其他谱学方法所不能及的独到之处，它广泛应用于有机合成、石油化工、生物化学、环境科学、食品科学、医药卫生、生命科学等各个领域中。
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