離子源
使樣品電離產生帶電粒子（離子）束的裝置。應用最廣的電離方法是電子轟擊法，其他還有化學電離、光致電離、場致電離、激光電離、火花電離、表面電離、X 射線電離、場解吸電離和快原子轟擊電離等。其中場解吸和快原子轟擊特別適合測定揮發性小和對熱不穩定的化合物。
質量分析器
將離子束按質荷比進行分離的裝置。它的結構有單聚焦、雙聚焦、四極矩、飛行時間和擺線等。質量分析器的作用是將離子源中形成的離子按質荷比的大小不同分開，質量分析器可分為靜態分析器和動態分析器兩類。
收集器
經過分析器分離的同質量離子可用照相底板、法拉第筒或電子倍增器收集檢測。隨著質譜儀的分辨率和靈敏度等性能的大大提高，只需要微克級甚至納克級的樣品，就能得到一張較滿意的質譜圖，因此對于微量不純的化合物，可以利用氣相色譜或液相色譜（對極性大的化合物）將化合物分離成單一組分，導入質譜計，錄下質譜圖，此時質譜計的作用如同一個檢測器。
由于色譜儀－質譜計聯用后給出的信息量大，該法與計算機聯用，使質譜圖的規格化、背景或柱流失峰的舍棄、元素組成的給出、數據的儲存和計算、多次掃描數據的累加、未知化合物質譜圖的庫檢索，以及打印數據和出圖等工作均可由計算機執行，大大簡化了操作手續。