樣品在離子源中電離成離子，比較常用的離子源有與GC串聯的電子轟擊電離源（EI）和化學電離源（CI），與LC串聯質譜常用電噴霧離子化(ESI)、大氣壓化學電離(APCI)、大氣壓光電離(APPI)，以及基質輔助光解吸離子化（MALDI）等等。

1.電轟擊電離（EI）
一定能量的電子直接作用于樣品分子，使其電離，且效率高，有助于質譜儀獲得高靈敏度和高分辨率。有機化合物電離能為10eV左右，50-100eV時，大多數分子電離界面最大。70eV能量時，得到豐富的指紋圖譜，靈敏度接近最大。適當降低電離能，可得到較強的分子離子信號，某些情況有助于定性。

2.化學電離（CI）
電子轟擊的缺陷是分子離子信號變得很弱，甚至檢測不到。化學電離引入大量試劑氣，使樣品分子與電離離子不直接作用，利用活性反應離子實現電離，其反應熱效應可能較低，使分子離子的碎裂少于電子轟擊電離。商用質譜儀一般采用組合EI/CI離子源。試劑氣一般采用甲烷氣，也有N2,CO,Ar或混合氣等。試劑氣的分壓不同會使反應離子的強度發生變化，所以一般源壓為0.5-1.0Torr。

3.大氣壓化學電離（APCI）
在大氣壓下，化學電離反應速率更大，效率更高，能夠產生豐富的離子。通過一定手段將大氣壓力下產生的離子轉移至高真空處（質量分析器中）。早期為Ni63輻射電離離子源，另一種設計是電暈放電電離，允許載氣流速達9L/S。需要采取減少源壁吸附和溶劑分子干擾。

4.二次離子質譜（FAB/LSIMS）
在材料分析上，人們利用高能量初級粒子轟擊表面（涂有樣品的金屬鈀），再對由此產生的二次離子進行質譜分析。主要有快原子轟擊（FAB）和液體二次離子質譜（LSIMS）兩種電離技術,分別采用原子束和離子束作為高能量初級粒子。一般采用液體基質負載樣品（如甘油、硫甘油、間硝基芐醇、二乙醇胺、三乙醇胺或一定比例混合基質等）。主要原理是分子質子化形成MH+離子，其中有些反應會形成干擾。

5.等離子解析質譜（PDMS）
采用放射性同位素（如Cf252）的核裂變碎片作為初級粒子轟擊樣品，將金屬箔（鋁或鎳）涂上樣品從背面轟擊，傳遞能量使樣品解析電離。電離能大大高于FAB/LSIMS，可分析多肽和蛋白質。

6.激光解吸/電離（MALDI）

波長為1250-775的真空紫外光輻射產生光致電離和解吸作用，獲得分子離子和有結構信息的碎片，適于結構復雜、不易氣化的大分子，并引入輔助基質減少過分碎裂。一般采用固體基質，基質樣品比為10000/1。根據分析目的不同使用不同的基質和波長。

7.電噴霧電離（ESI）
電噴霧電離采用強靜電場（3-5KV），形成高度荷電霧狀小液滴，經過反復的溶劑揮發-液滴裂分后，產生單個多電荷離子，電離過程中，產生多重質子化離子。