Az atomok ionjai elektromos és mágneses mezővel kölcsönhatásba lépnek. E mezőkön áthaladva eltérülnek az eredeti mozgásirányuktól. Az eltérülés mértékéből kiszámíthatjuk az ion tömegét. Minél nagyobb a felgyorsított ion tömege, annál kisebb mértékű az eltérése az egyenes vonalú pályához képest. Az ion így mért tömegéből levonva az elektronok tömegét, megkapjuk az atommag tömegét.  A v sebességű ionokat homogén mágneses mezőbe vezetik, az indukcióvonalakra merőleges síkban.  Ekkor az ionok a Lorentz-erő hatására R sugarú körpályán állnak.

Tömegspektroszkópia csak gáz halmazállapotú anyagok esetében alkalmazható.