飛行時間質譜儀是通過離子在一定距離真空無場區內按不同質荷比以不同時間到達檢測器，從而建立質譜圖的質譜儀。經典線性飛行時間質譜儀包括離子源、飛行管、檢測器及記錄系統和真空系統。與常規使用的質譜儀相比，它具有結構簡單、離子流通率高和質量范圍不受限制等優點。只是在20世紀40年代，受儀器設計和電子技術的限制其分辨率只在100左右，50年代Wiley和Malarin設計了空間聚焦和延時聚焦(timelag focus)離子源，分辨率提高至幾百。70年代Mamyfin和Karataev設計了離子反射鏡，進一步解決了離子能量分散問題，使飛行時間質譜儀進入高分辨儀器的行列。由于90年代電子技術的發展和延時聚焦技術的進一步運用，商售激光飛行時間質譜儀已達萬以上的分辨率，應用范圍也越益廣泛。80年代末Kams和Hillenkamp發現了基體輔助激光解吸電離質譜法，實現了分析生物大分子的重大突破，使之成為生命科學研究的重要工具。到21世紀各類功能飛行時間質譜儀已相繼問世，如電噴霧離子源、輝光放電離子源、氣質聯用、液質聯用和毛細管電泳聯用等，從而具備了常規四極或磁式質譜儀的主要功能。飛行時間質譜儀已被看作是一種很有前途的高性能質譜儀器。