串联质谱（MS/MS）涉及两个或更多阶段的质谱分析，能够选择前体离子并分析其碎片离子。这提供了详细的结构信息，并能在复杂基质中实现高特异性定量。

MS/MS实验遵循前体离子选择、碎片化和碎片离子质谱分析的顺序。选定m/z值的前体离子在第一质量分析器中分离。碎片化通过碰撞诱导解离（与惰性气体分子）、电子捕获/转移解离或光子活化诱导。产生的碎片离子在第二质量分析器中进行分析。

空间串联仪器在不同物理区域中分离质谱分析阶段。三重四极杆（QqQ）仪器使用由碰撞池分隔的两个四极杆质量过滤器，是定量LC-MS/MS的主力设备。四极杆飞行时间（Q-TOF）仪器将用于前体选择的四极杆与高分辨率TOF分析器结合。时间串联仪器在相同的物理空间中执行多个阶段，如离子阱仪器中所示。

常见的扫描模式包括：产物离子扫描（前体固定，扫描碎片）、前体离子扫描（碎片固定，扫描前体）和中性质谱丢失扫描（两个分析器以固定质量偏移扫描）。多反应监测（MRM）同时固定前体和碎片，以实现最大灵敏度和特异性定量。

MS/MS对于蛋白质组学、代谢组学、法医毒理学、临床诊断和环境分析至关重要。它解析同量异位化合物并提供结构确认的能力使其成为定量生物分析的金标准。