ICP-MS由高溫離子源（等離子體）、質譜儀（通常是四極桿質量過濾器）和檢測器組成。等離子體處于大氣壓下，質譜儀和檢測器位于真空室中，因此ICP-MS還需要一個接口和離子透鏡傳遞離子通過系統。基本原理：將液體樣品泵入霧化器形成氣溶膠，再隨氣流進入等離子體。等離子體是一種高溫電火花，可蒸發樣品材料，然后使元素原子化和離子化。離子通過一個接口進入真空室，再通過離子透鏡和碰撞/反應池 (CRC) 與光子、中性粒子、干擾離子分離。分析物離子由四極桿質量過濾器分選，每個質量都被傳遞到檢測器進行計數。ICP-MS儀器所使用的等離子體除了方位和線圈接地方式外，與發射光譜中使用的基本相同。所使用的質量分析器、離子檢測器和數據采集系統又與四極桿GC-MS儀器相類似。