生物質譜可提供快速、易解的多組分的分析方法，且具有靈敏度高、選擇性強、準確性好等特點，其適用范圍遠遠超過放射性免疫檢測和化學檢測范圍，生物質譜在檢驗醫學中主要可用于生物體內的組分序列分析、結構分析、分子量測定和各組分含量測定。
1．核酸檢測的應用：核酸的分子生物學研究已經成為生命化學、分子生物學及醫學領域中最具有活力的研究方向之一。通過現代生物質譜技術，我們不但能夠得到寡聚核苷酸的分子質量，而且能夠通過相關的技術得到它的序列信息。
2．小分子生物標志物檢測的應用：質譜在檢驗醫學中應用較早、較廣泛的是用核素稀釋GC—MS分析小分子生物標志物，該方法是很多生物小分子檢測的參考方法，主要分析項目有氨基酸、脂肪酸、有機酸及其衍生物、單糖類、前列腺素、甲狀腺素、膽汁酸、膽固醇和類固醇、生物胺、脂類、碳水化合物、維生素、微量元素等，其中很多項目的方法比較完善，如激素¨ 的檢測和利用串聯質譜法進行新生兒氨基酸、游離肉毒堿和酰肉堿的篩查系統_2l3 J，2004年l2月24目美國食品藥品管理局(FDA)還專門制訂了“用串聯質譜法分析新生兒氨基酸、游離肉毒堿和酰基肉堿篩選檢測系統”的指導性文件。生物質譜作為參考方法，在臨床檢驗的量值溯源工作中也發揮著重要作用。由于質譜方法在測量的準確性和可靠性上所具有的巨大優勢，很多國際組織或校準品制造商都用質譜法作為參考方法，對一些測定項目的校準品進行定值，如：葡萄糖、尿酸、T4、肌酐等。
3．大分子生物標志物檢測的應用：大分子生物標志物按結構可分為蛋白質、糖蛋白和低聚核苷酸。蛋白質是疾病的重要生物標志物，當異常基因產生異常蛋白質后，臨床實驗室可通過測量代謝物濃度、代謝物組變化、檢測疾病相關異常功能蛋白、結構蛋白或蛋白指紋圖譜 等來提供用于診斷疾病的數據。代謝物組、蛋白質組、基因組分析間的相互作用將是今后幾年我們面臨的主要挑戰與發展機遇。臨床檢驗將通過連續地進行這些分析，先鑒別與疾病有關系的代謝物組，然后通過對蛋白質和(或)DNA的分析驗證鑒別結論，再連同其他臨床信息和實驗室數據，最后確定疾病的嚴重程度，并制定治療策略。腫瘤標志物的測定是生物質譜技術在臨床檢驗應用中最為突出和有價值的領域，生物質譜技術最有希望成為腫瘤的早期檢測方法。根據生物質譜技術對乳腺癌等l2種腫瘤的血清及尿液檢測結果已證實，其檢測靈敏度82%～99%；診斷特異性為85%～99%，這是一個令人震驚的結果。
4．微生物鑒定的應用：通過每種細菌分離物的生物質譜可得到基于每種細菌惟一的肽模式或指紋圖譜來鑒別細菌，Hsu已用串聯質譜鑒定了沙門菌 J。由于蛋白質在細菌體內的含量較高，生物質譜可常用于細菌屬、種、株的鑒定；而串聯質譜還可針對糖類或脂類的脂肪酸組成進行鑒定；此外，通過對生物樣本進行處理后，串聯質譜也可從單細菌水平發現和確定病原菌及孢子；對特殊脂質成分的分析則可了解樣本中病原菌的活力和潛在感染。
5．藥物分析的應用：質譜在藥物分析中的應用包括：合成藥物組分分析，天然藥物成分分析，肽和蛋白質藥物(包括糖蛋白)氨基酸序列分析，藥物代謝研究和中藥成分分析。在檢驗醫學中應用較多的是治療藥物監測(TDM)，以前藥物檢測主要使用免疫化學技術和高效液相色譜技術。雖然，免疫化學技術簡單易行，但是所測定藥物種類比較少。高效液相色譜技術測定藥物種類雖較多，但定性的可靠性差。然而，液相色譜與質譜(LC．Ms)聯用技術檢測藥物準確、快速，幾乎可以用于所有藥物檢測，如抗癌藥 、免疫抑制劑、抗生素以及心血管藥，LC．MS技術有望成為藥物檢測的最強有力的工具。