Kvantitativna masna spektrometrija je metoda za določanje molekulske mase spojine in iz tega, kaj je narejena. Masna spektrometrija deluje tako, da vzorec izpostavi ekstremnim pogojem toplote in elektrike, zaradi česar se razbije na nabite molekularne fragmente. Sestava in številčnost teh fragmentov se analizirata, da se razkrije masa in sestava.
Obstaja veliko vrst kvantitativne masne spektrometrije, vendar vsaka metoda uporablja isti niz procesov. Vzorec se najprej segreje, da nastane para, nato ionizira in pospeši z uporabo električnega polja. Vsak ioni imajo en sam pozitiven naboj in ti nabiti delci se odbijejo tako, da jih prehajajo skozi magnetno polje. Lažje ione odklanja magnetno polje bolj kot težje ione, zato spreminjanje jakosti polja kanalizira ione različne mase v detekcijski aparat.
Analiza metana, najpreprostejšega ogljikovodika – ali spojine, sestavljene iz vodika (H) in ogljika (C) – razkrije prisotnost fragmentov, ki imajo atomsko maso 1, 12, 13, 14, 15 in 16 atomskih masnih enot (amu ). Metan ima formulo CH4, analiza vzorca metana pa razkrije prisotnost H+, C+, CH+, CH2+, CH3+ in CH4+. Izmeri se tudi številčnost teh fragmentov, pri čemer je najvišja pri 16 amu, kar ustreza masi nefragmentiranega iona. To je zato, ker je za odstranitev vodika iz osrednjega ogljika potrebna izjemna količina energije, kar pomeni, da bo najbolj razširjen ion energetsko najbolj ugoden.
V masnem spektru za metan je zelo majhna količina fragmenta, ki tehta 17 amu. Ta odčitek je posledica prisotnosti izotopa ogljika ali vodika. Izotopi so elementi, ki imajo enake kemijske lastnosti, vendar različno atomsko maso, ker imajo v svojih jedrih različno število nevtronov. Jedro ogljika-12 vsebuje šest nevtronov in šest protonov, vendar veliko redkejši izotop ogljik-13 vsebuje sedem protonov. Podobno bo majhna količina prisotnega vodika vodik-2, imenovan tudi devterij, ki ima jedro enega protona in enega nevtrona.
Poleg analize sestave organskih spojin in relativne količine izotopov v vzorcu se kvantitativna masna spektrometrija uporablja tudi za pojasnitev sestave bioloških molekul, kot so beljakovine. Beljakovine so sestavljene iz verige ali zaporedja aminokislin, z masno spektrometrijo pa lahko določimo zaporedje, v katerem se ti aminokislinski ostanki pojavljajo. Molekulsko maso proteina lahko najdemo tudi s kvantitativno masno spektrometrijo.