用不同高度线段表征离子相对丰度，以位置表征不同(m/z)所构成的质谱图是质谱分析的依据。质谱图能够提供分子结构的许多信息，是对纯物质进行鉴定的最有力工具之一，主要应用于相对分子质量测定、分子式确定、结构鉴定及定量分析等方面。
(一)质谱中离子的主要类型
质谱仪的各种离子源离子化途径各不相同，因此所形成的质谱图不尽相同，而且由于离子峰比较多使得质谱图较复杂，区分质谱图中众多离子峰所对应离子的类型，可以获取质谱图中所蕴含的大量分析信息。质谱中的离子主要有分子离子、碎片离子、同位素离子和亚稳离子等。
1.分子离子 进入质谱仪离子源中的试样化合物分子在离子源特定离子化条件下失去一个外层价电子而生成带一个正电荷的离子称为分子离子。对应质谱图中的离子峰就是分子离子峰。即
在质谱图中大多数有机分子都能产生可以辨认的分子离子峰，确定了分子离子峰即可确定其相对分子质量，由此推断化合物的分子式。
2.碎片离子 分子离子在特定离子源离子化条件下，某些化学键发生断裂而生成的离子称为碎片离子，对应质谱图中的离子峰就是碎片离子峰。即：
由于化合物的结构特征性不同，发生化学键断裂的位置不同，因此同一分子离子在相同离子化条件下可产生不同质量大小的碎片离子，其质谱图所展示的相对丰度与实验条件下化学键断裂的难易、化合物的结构紧密相关。由此可见，根据质谱图中碎片离子的相对丰度以及质荷比(m/z)位置可以解析出丰富的分子结构信息。科学家经过大量实验收集了不同离子化条件下常见化合物所产生的中性碎片及碎片离子的质谱信息，可通过查阅相关文献获取。
3.同位素离子 大多数元素都是由具有一定自然丰度的同位素组成，在质谱分析中必然产生相应的同位素离子，质谱图展示为存在M+1、M+2的峰。可以通过同位素峰统计分布来确定其元素组成，根据同位素的丰度比可以推断出碎片离子的元素组成，在质谱仪分辨率满足要求的前提下获取高可靠性的分子式。
4.亚稳离子 在离子源生成的M+1离子离开离子源受电场加速后，在进入质量分析器之前，由于碰撞等原因进一步分裂失去中性碎片而形成低质量的M+2离子，即：
由于中性碎片带走一部分动能，因此这样生成的M+2离子的动能比在离子源生成的MpH2离子小得多，故将在磁场中产生更大的偏转，离子检测器检测到的质荷比(m/z)小于正常M+2离子，这种离子称为亚稳离子，对应质谱图中的离子峰称为亚稳离子峰。通过稳离子峰可帮助判断离子在裂解过程中的相互关系，获得有关裂解信息。
(二)相对分子质量的测定
利用质谱图上分子离子峰的质荷比(m/z)可以准确地确定化合物的相对分子质量。除同位素峰外，分子离子峰是质谱图上质量数最大的峰，它应位于质谱图的最右端。但由于有些化合物的分子离子不稳定，分子离子峰很弱，甚至不出现，给正确识别分子离子峰带来困难。因此，在判断分子离子峰时应注意以下问题。
1. 分子离子峰应具有合理的质量丢失 在比分子离子小4~14或20~25个质量单位处，不应有离子峰出现。否则，所判断的质量数最大的峰就不是分子离子峰。因为一个有机化合物分子不可能失去4~14个氢而不断链。如果断链，失去的最小碎片为CH3，它的质量是15个质量单位。同样，也不可能失去20~25个质量单位。
2. 分子离子的质量数应符合氮规律所谓氮规律是指在有机化合物分子中含有奇数个氮时，其相对分子质量应为奇数；含有偶数个(包括0个)氮时，其相对分子质量应为偶数。这是因为在组成有机化合物的C、H、O、N、S、P及卤素等元素中，只有氮原子的化合价为奇数而质量数为偶数。
应该注意的是，有些化合物容易出现M+1峰和M-1峰；另外，在分子离子峰很弱时，容易和噪声峰相混淆。所以，在判断分子离子峰时要综合考虑样品来源、性质等其他因素。
(三)分子式的确定
过去常用同位素峰相对强度法来确定有机化合物的分子式，随着高分辨质谱仪器的发展，目前主要用高分辨质谱法确定分子式。因为C、H、O、N的相对原子质量分别为12.000000、1.007852、15.994914、14.003074，如果能精确测定化合物的相对分子质量，可以由计算机轻而易举地计算出所含不同元素的个数，从而确定分子式。高分辨质谱仪可测得小数点后4~6位数字，实验误差约为0.006。已有将C、H、O、N可能组合的分子式精确质量数的“质谱用质量与丰度表”，将实验精测的分子离子质量数与该表核对，再结合红外、核磁共振等波谱信息，便可确定化合物的分子式。
(四)结构式的确定
有机化合物分子结构中含有特征官能团，其在特定质谱离子化方式下将产生具有特征质荷比的碎片离子峰，解析这些特征离子可以确定有机化合物的分子结构。在确定了未知化合物的相对分子质量和分子式后，首先根据分子式计算化合物的不饱和度，确定化合物中双键和环的数目。然后，通过分析碎片离子峰、重排离子峰和亚稳离子峰，确定分子断裂方式，推断未知化合物的结构单元和可能的结构。最后，用全部质谱数据复核结果。必要时应该考虑试样来源、物理化学性质以及红外、紫外、核磁共振等波谱信息，确定未知化合物的结构式。
