Massaspektrin perusteella voidaan päätellä molekyylin alkuainekoostumus ja sen rakenne. Alkuaineet voidaan tunnistaa niiden isotooppikoostumuksen perusteella. Rakenne voidaan määrittää hajoamistuotteiden perusteella. Käytännössä tunnistus tapahtuu vertaamalla mitattua spektriä tietokannassa olevaan spektrikirjastoon. Seulonta on automatisoitu tietokoneohjelmaperusteiseksi. Tarkimmilla mittalaitteilla voidaan tunnistaa määrittää tuntemattoman yhdisteen alkuainekoostumus.

Massaspektrin tulkinta aloitetaan etsimällä niin sanottu molekyylipiikki, joka ilmoittaa yhdisteen moolimassan. Spektrin suurimmalle piikille annetaan vertailuarvoksi 100 %, johon kaikkia muita verrataan. Sitä nimitetään peruspiikiksi. Molekyyli-ioni voi olla myös hajonnut, jolloin sille ei saada mittausarvoa. Tällöin etsitään jonkin tunnusomaisen molekyylin osan lohkeama ja päätellään sen perusteella peruspiikki. Tyypilliset lohkeavat osat on taulukoitu. Aromaattiset yhdisteet ovat usein hyvin pysyviä, ja niillä molekyyli-ionipiikki on yleensä sama kuin peruspiikki.

Esimerkkikuvassa on aspiriiniin eli asetyylisalisyylihapon massaspektri. Ensimmäinen piikki on kohdassa 180, mikä kertoo yhdisteen molekyylimassan. Piikki kohdassa m/z = 121 on tunnusomainen hajoamistuote -O-CO-CH₃ -ryhmälle, ja piikki kohdassa m/z = 43 on tunnusomainen hajoamistuotteelle eli –COOH-ryhmälle.

m/z= 12+16+16+1 = 43
m/z = 16+12+16+12+3 = 59 (180-121 = 59)

Massaspektriin kirjautuu useita hajoamisreaktioiden tuotteita. Pienten orgaanisten molekyylien kohdalla voi hajoaminen tapahtua helposti, jolloin molekyylimassaa osoittava piikki saattaa olla hyvinkin pieni. Tämä joskus hankaloittaa massaspektrien käyttöä. Hajoaminen voi tapahtua myös kahdessa vaiheessa, ja molekyylin sidoksissa voi tapahtua uudelleen järjestäytymistä. Vain varatut hiukkaset voidaan havaita massaspektrissä.