液相色谱三重四极杆质谱联用仪结合了液相色谱的分离能力与质谱的分析能力。首先，液相色谱部分利用不同物质在固定相和流动相之间分配系数的差异，对复杂样品中的有机化合物进行分离。样品随流动相通过装有固定相的色谱柱，各组分在柱中由于迁移速度不同而实现分离。
分离后的各组分依次进入质谱仪。质谱仪中的离子源，如电喷雾离子源（ESI）或大气压化学离子源（APCI），将化合物分子转化为气态离子。ESI 通过在高电场下使溶液中的样品形成带电液滴，随着溶剂挥发，液滴变小，最终产生气态离子；APCI 则通过放电使溶剂分子离子化，进而与样品分子发生离子 - 分子反应，使样品分子离子化。
离子化后的样品离子进入三重四极杆质量分析器。第一个四极杆（Q1）起到质量过滤器的作用，筛选出特定质荷比（m/z）范围的离子；第二个四极杆（Q2）作为碰撞室，使选定的离子与碰撞气体发生碰撞诱导解离（CID），产生碎片离子；第三个四极杆（Q3）对碎片离子进行质量分析和检测。通过检测不同离子的质荷比和相对丰度，实现对化合物的定性和定量分析。
