四极杆质谱仪的主要部分是四极杆质量过滤器，它由四个具有双曲线横截面的平行电极（杆）组成。四极杆质谱仪的组成还包括离子源，一组离子光学系统，允许离子通过过滤器的孔径，四极杆上的功率控制系统，出口孔，离子检测器和相关电子设备系统和超高真空系统，其中离子可以在飞行期间置于超高真空中。
在由电极形成的四极场中实现离子的质量分离。将[U + Vcos（ωt）]电压加到另一对电极上，并将 - [U + Vcos（ωt）]电压加到另一对电极上，其中U是直流电压，Vcos（ωt）是高频交替电压。
施加的电压影响离子源通过四个电极中心的离子电流的轨迹。对于给定的DC电压和高频AC电压，只能通过四极质量过滤器检测具有一定质荷比（m / e）的离子，而其他离子将偏离其原始轨道。
离子源产生的离子可以通过保持U和V恒定改变ω，或通过改变Ω并改变U和V来分离质量。四极杆质量过滤器是一种体积小，重量轻的无磁分析仪，易于操作，扫描速度快。
该分析仪具有较大的离子通量和高灵敏度，因此可用于残余气体分析。四极杆质量过滤器的主要缺点是质量范围不能高，分辨率低，并且存在质量辨别效果。