世界上第一臺質譜儀于1912年由英國物理學家Joseph John Thomson 研制成功，但直到20 世紀80 年代，MALDI、ESI 等軟電離技術的出現，使生物大分子轉變成氣相離子成為可能，并極大的提高了質譜測定范圍，改善了測量的靈敏度，在一定程度上解決了溶劑分子干擾等問題，使質譜更適合用于分析生物大分子聚合物（如蛋白質、酶、核酸和糖類），被認為是質譜學中革命性的突破，也開拓了質譜技術在生物醫學領域的應用。
質譜分析儀器中較早實現聯用技術的是氣相色譜-質譜（CG-MS），但其僅能分析具有揮發性和小分子量的物質，對于大分子量（尤其是蛋白質、多肽）和不揮發性化合物則無法檢測。近年來，國際上應用的越來越多的是串聯質譜（MS/MS）、液相色譜-質譜（LC-MS）或液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS），尤其在臨床醫學領域，LC-MS 的應用愈加廣泛，包括疾病的診斷和篩查、生物標志物的研究、藥物濃度檢測、疾病早期預測和治療等。