联用技术将分离方法（色谱或电泳）与光谱或质谱检测器相结合，在单次分析运行中同时提供分离能力和结构鉴定。最广泛实施的联用平台是气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS），两者共同覆盖了挥发性和极性范围内的大多数有机分析物。

GC-MS是挥发性和半挥发性有机化合物的首选方法。GC流出物通过加热的传输线进入质谱仪。电子电离（EI）在70 eV下产生可重现的碎片模式（可进行谱库搜索的谱图），并为许多化合物产生分子离子，尽管分子离子可能较弱或不存在。化学电离（CI）使用反应气（甲烷、氨）产生较软的电离，通常生成碎片极少的[M+H]⁺离子，有助于分子量确定。质量分析器包括四极杆（稳健，单位质量分辨率）、离子阱（MSⁿ能力）和飞行时间（TOF）（高分辨率，精确质量）。采集模式包括全扫描（非靶向，50-500 m/z范围）和选择离子监测（SIM）（靶向，对已知分析物具有更高灵敏度）。

LC-MS处理不挥发、热不稳定和极性化合物，这些化合物不适合GC。大气压电离接口占主导地位：**电喷雾电离（ESI）为蛋白质和肽产生多电荷离子[M+nH]ⁿ⁺，而大气压化学电离（APCI）**适用于非极性较小、分子量较小的分子。MALDI（基质辅助激光解吸电离）通常离线用于高质量生物分子。ESI和APCI可根据分析物的质子亲和力和酸/碱特性在正离子或负离子模式下操作。

**串联质谱法（MS/MS）**通过分离前体离子、将其碎裂并分析产物离子，提供了额外的选择性维度。产物离子扫描（MS²）识别选定前体离子的碎片，用于结构表征。前体离子扫描检测产生特定碎片的所有前体离子，用于类别特异性筛查（例如，所有失去磷酸基团的化合物）。**多反应监测（MRM）监测特定的前体→产物跃迁，为定量分析提供最高的灵敏度和选择性。MRM实验构成了数据依赖采集（DDA）**的基础，其中全扫描中最强的离子被自动选择进行MS/MS碎裂。

联用技术推动着现代分析科学。代谢组学依赖LC-MS和GC-MS对小分子代谢物进行全面分析。蛋白质组学使用LC-MS/MS进行肽测序和蛋白质鉴定。法医毒理学使用GC-MS进行药物筛查和确认，而LC-MS/MS提供了在复杂生物基质中痕量检测药物、农药和真菌毒素所需的灵敏度。环境分析使用两种平台监测水、土壤和空气中达到法规限值的持久性有机污染物、农药和新出现的污染物。