20世纪40年代后期，质谱法开始用于石油馏分中的复杂烃类混合物的分析，用于测定有机化合物的结构，开拓了质谱的新领域。50年代，A.T.詹姆斯^[注]和A.J.P.马丁提出气相色谱法，同时也发明了第一个气相色谱检测器。同年代，第一台商品化气相色谱-质谱联用仪由R.戈尔克^[注]和F.麦克拉弗蒂^[注]开发问世。将填充柱气相色谱仪流出组分分流后，与质谱仪通过接口组件进行连接，以气相色谱作为试样分离、制备的手段，质谱作为气相色谱的在线检测手段进行定性、定量分析，辅以相应的数据收集与控制系统构建而成的色谱-质谱联用技术。毛细管气相色谱已经取代了传统的填充柱气相色谱。GC-MS利用色谱的高分离能力和质谱的高鉴别特性，可一次性对复杂的混合样品进行分离、定性、定量分析。

依据样品分子与载气分子的大小与性质不同，混合物样品经色谱柱分离后进入分子分离器，质量小的载气分子扩散迅速，被大量抽除殆尽。而质量大的组分分子大部分仍向前移动进入质谱仪离子源（电子电离或化学电离离子源），在质谱仪离子源被电离成离子，离子经质量分析器、检测器之后成为质谱信号并输入计算机。样品由色谱柱不断地流入离子源，离子由离子源进入分析器并不断进行质谱检测，只要设定好分析器扫描的质量范围和扫描时间，计算机就可以采集到质谱。计算机可以自动将每个质谱的所有离子强度相加，显示出总离子强度，总离子强度随时间变化的曲线就是总离子色谱图，总离子色谱图的形状和普通的色谱图是相一致的，可以认为是用质谱作为检测器得到的色谱图。

GC-MS联用系统（见图）由气相色谱仪、接口、质谱仪以及仪器控制和数据处理四部分组成，其中气相色谱仪由载气控制系统、进样系统、色谱柱与控温系统组成；质谱仪由离子源、质量分析器及检测器组成。

GC-MS系统的基本结构示意图

接口是GC-MS的重要组成部分，其作用有两方面：一方面使气相色谱仪出口的压力适应质谱仪真空的要求；另一方面提高样品与载气的比例。用填充柱时，GC-MS接口是喷射式分子分离器；毛细管色谱由于所需流量一般为1～2毫升/分，比填充柱低约1个数量级，可以与质谱直接连接，或通过分子分离器、开口分离器连接。

气相色谱-质谱仪常用离子源包括电子轰击电离及化学电离离子源。

随着质谱离子源技术、计算机软件和电子技术的发展，GC-MS技术日益成熟。GC-MS广泛应用于生命科学、环保、材料、食品、药物开发等领域，特别适用于易挥发或易衍生化合物的分析。GC-MS兼有色谱分离效率高、定量准确以及质谱的灵敏度高、进样量少、分析速度快等特点，在复杂化合物（如香精香料、天然产物、酒香气成分等）的分析中，发挥着越来越重要的作用。