按照所用质量分析器的不同，可把质谱仪分为双聚焦质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、傅里叶变换质谱仪。不同类型的仪器中，各部分作用原理不同。
1、真空系统 质谱检测的是气体离子，离子从离子源到达检测器总不能偏离正常轨道，为了精确控制离子的运动轨迹，保证离子束有良好的聚焦，得到应有的分辨率和灵敏度，需要限制影响离子运动的各种因素。
质谱的真空系统需要两级真空泵组成，首先由前级真空泵获得预真空，再由高真空泵抽至所需要的真空。一般由机械真空泵和扩散泵组成。
2、进样系统 进样系统的作用是高效重复地将样品引入到离子源中并不能造成真空度的降低。常用的进样系统有：间歇式进样、直接探针进样和色谱进样。
3、离子源 离子源的作用是将试样分子或原子转化为带有样品信息的正离子，将离子聚焦、并加速进入质量分析器。离子源是质谱仪的心脏，可以将离子源看做高级的反应器，其中样品发生一系列的特征降解反应，分解作用在很短的时间内发生。通常称能给样品较大能量的离子化方法为硬离子化方法，给样品较小能量的离子化方法称为软离子化方法。常用的有电子轰击离子源、化学电离源、场致电离源、快原子轰击离子源等。采用哪种离子源取决于：样品的状态、挥发性和稳定性。
4、质量分析器 质量分析器位于离子源与检测器之间。依据不同方式，将离子源产生的样品离子按m/z顺序分开排列成谱。质量分析器的主要类型有：磁分析器、四极滤质器、离子阱、飞行时间质量分析器、傅里叶变换离子回旋共振分析器等。
5、离子检测器 离子检测器的功能是接受由质量分析器分离的离子，进行离子计数并转换成电压信号放大输出，输出的信号经计算机采集和处理，最终得到按不同质荷比m/z排列和对应离子丰度的质谱图。
质谱仪的主要性能指标
1、质量数与质量范围 在质谱中，化合物分子或原子都是以离子形式记录的。若离子仅带一个正电荷，则对于低分辨质谱，离子的质荷比在数值上就等于它的质量数，如果离子质荷比为28.006，则其质量数为28。质谱仪的质量范围，是指仪器能测量的离子质荷比范围。若离子只带一个正电荷，则仪器可测范围实际上就是可测相对分子质量或相对原子质量范围。
2、分辨率 质谱仪的分辨率是分开两个相邻质量数离子的能力，其一般定义：对两个相等强度的相邻峰，当两峰间的峰谷不大于其峰高10%时，则认为两峰已经分开。
3、灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法。绝对灵敏度是指仪器可以检测到的最小样品量；相对灵敏度是指仪器可以同时检测的大组分和小组分的含量之比。