（1）遺傳代謝性疾病的檢測
遺傳代謝性疾病的單一病種的發病率較低，但其種類繁多，總體發病率仍然較高。目前，GC-MS可同時篩查氨基酸、有機酸、糖代謝異常及脂肪代謝紊亂等共100余種疾病。GC-MS方法在日本等發達國家已廣泛應用于嬰幼兒及新生兒遺傳性代謝疾病的篩查和診斷，取得了良好效果。GC－MS可以檢測血液、尿液、腦脊液、唾液、汗液等，而且所需樣本量較少，尿液一般需要10mL左右，血濾紙片只需直徑16mm血片，約相當于80μL左右全血，實現了“一種方法檢測多種疾病”，大大提高了檢測效率。
GC-MS樣品的前處理是一個繁瑣而耗時的過程。傳統的衍生方法所需時間較長（大于30min），Deng等提出利用微波輔助進行甲基硅烷化，認為給予700W能量好和照射60s是最佳條件，較傳統方法縮短近30倍。
（2）尿液類固醇激素的譜分析
用GC-MS進行尿液類固醇激素的譜分析對診斷新生兒和成人的類固醇激素合成和代謝異常有非常重要的作用。早在1986年，Shackleton等就提出用GC-MS進行尿液類固醇激素譜分析應遵循以下原則：1）精確收集24h尿樣；2）從尿液中提取所有結合型類固醇激素；3）完全水解所有結合型類固醇激素；4）高游離類固醇激素的回收率；5）轉化所有激素為揮發性衍生物；6）調整所測組分的色譜分辨率；7）在較廣泛的濃度梯度范圍內有良好的線性反應；8）反應因素確定：只與純化的待測定的類固醇激素反應；9）每個激素的再現性好；10）無雜質干擾。類固醇激素的譜分析可用于鑒別不同種類的先天性腎上腺皮質增生、Cushing綜合癥、腎上腺功能不全或抑制狀態。Homma等在日本建立了足月新生兒尿液類固醇激素的參考值。他們通過GC-MS選擇性離子掃描方式成功界定了50種尿液類固醇激素的參考值。其實驗結果顯示，脫氫表雄酮、孕烯醇酮、17-羥孕酮、皮質醇的主要代謝產物在白天（06：00-14：00）和晚上（21：00-24：00）無顯著性差異。
（3）產前診斷
產前診斷又稱宮內診斷或出生前診斷，是指直接或間接地對孕期胎兒情況進行檢測，繼而采取一些必要的措施防止嚴重遺傳病、先天性畸形和智力障礙患兒的出生，提高人口素質。目前，文獻中報道的能用GC-MS進行產前診斷的疾病包括甲級丙二酸血癥、丙酸血癥、酪氨酸血癥及其他一些有機酸血癥。檢測的樣本可來自羊水、母親尿液等。