自1963年Honig和Woolston首次發表激光解吸離子化的論文后，Vastola隨后將這一方法引入到有機質譜分析。四十年來激光質譜法得到了顯著的發展。激光解吸離子化（簡稱LDI）有效地對付熱穩定性低、難氣化樣品的分析。該技術向著兩個方向發展，一是解決有機小分子的分析，二是解決生物大分子的分析。前者是將樣品溶解于溶劑中，取一小滴加在金屬的探頭上，待溶劑蒸發后形成薄層，然后用一束激光（波長從紫外到紅外均可，但后者居多）聚焦于該表面層，使樣品離子化。該法所得到的譜圖中突出的是質子化分子離子、陽離子化分子離子，尤其是后者。這是因為堿金屬離子對有機分子的極性基團有強的親和力，且比有機分子的IP值低3?5eV，它們能以偶電子離子的形式形成穩定的離子。堿金屬離子或來自金屬探頭的表面，或金屬的熱電離，或者是樣品、溶劑中存在的痕量堿金屬離子。通常準分子離子為基峰，譜圖中還有若干重要的碎片離子。若調制激光的輻射密度，會增加碎片離子峰。
有幾種解釋LDI的過程:離子直接從固體熱蒸發到氣相，例如一些季銨鹽在激光作用下以正離子形式出現，這就類似于在FD源中出現的情況；中性分子直接從固體熱蒸發到氣相中，繼而電離；激光解吸；激光所形成等離子體中產生的離子。就上述幾種解釋來說，盡管機理不相同，但在研究過的解吸過程，如季銨鹽的FD離子化、磺酸鹽的負FAB以及锎等離子解吸等離子化過程，都能找到類似性。不過，可能的差異還在于除熱能、粒子等稱為非共振能景吸收的模式外，還有對樣品共振吸收的作用，也即不同有機物對激光的頻率有一定的選擇性，因而也就增加了激光解吸機理的復雜性。
激光解吸解決生物大分子的分析是涉及目前流行的基體輔助激光解吸電離(MALDI)，與其相關聯的質譜技術則是飛行時間的分析系統。前者具有高效解吸大分子的能力，后者具有高通量的、大質量范圍的測定能力，因此二者的結合無疑是很理想的。下圖是MALDI源的示意圖，圖中通過聚焦的激光束激發帶有基體的樣品分子，離子束經聚焦進入飛行管。早先的LDI用于生物大分子的測定仍是沿襲有機小分子的測試方法，結果成效不大，其中的原因之一是生物大分子直接經受激光輻射導致降解。1988年日本學者田中耕一(Tanaka)使用超細金屬粉末與甘油的混合物作基體，由激光解吸和TOFMS檢測，得到了 m/z 3529的羧肽酶A蛋白質的分子質量信息，由此拉開了MALDI — TOFMS研究生物大分子的序幕，并獲得了2002年諾貝爾化學獎。
基體的輔助作用在于非共振吸收時幫助樣品分子從凝聚態進入氣態。與正常的固態進入氣態所需要的氣化熱的情況不同，激光解吸并未導致被激發分子內能的顯著增加。從事激光解吸的專家們稱，這種光子參與下的解吸作用猶如“冷爆炸”，基體分子的冷爆炸形成的定向運動作用在大分子上，在低于氣化所需能量下發生“蒸發”。就大分子的激光電離而言，選擇輔助的基體似乎比選擇共振吸收的波長更為重要，合適的基體可以在非共振吸收的波長下獲得很好的譜圖，因而MALDI適合于熱穩定性低的生物大分子分析。作為基體的選擇，早期是從粑材料和表面光沽度著手研究樣品的涂覆方法，但分析效果并不明顯，以后才轉移到類似FAB的液態基體的研究上，從而取得了很大進展，尤其在分析幾十萬分子質量的蛋白質時顯示了巨大的威力。
這里提及在MALDI基體研究的我國學者趙善楷等人的工作，他們使用硝化纖維素或細纖維綿紙，甚至是普通的紙作為基體，加上液態基體進行MALDI分析，結果表明在多種有機物的研究中不僅得到與FD、FAB同樣的結果，而且還可以得到幾乎無液體基體信號而僅為樣品信息的譜圖。這是一種對有機小分子和生物大分子普遍有效的液體輔助基體，是適用于激光解吸的樣品制備新方法。鑒于目前MALDI/TOFMS是如此緊密相連，在提高此類儀器從早先的不到1000到目前數萬分辨率上也做了許多改進工作。