有些元素具有天然存在的稳定同位素，在质谱图上出现一些M＋l，M＋2的峰，由这些同位素形成的离子峰称为同位素离子峰，同位素离子峰相对强度之比总是符合统计规律。
天然同位素丰度（以最大丰度同位素为100）
在一般有机分子鉴定时，可以通过同位素峰的统计分布来确定其元素组成，分子离子的同位素离子峰相对强度之比总是符合统计规律的。如在CH4质谱中，有其分子离子峰m／z=17、16，而其相对强度之比I17／I16=0.011,而在丁烷中，出现一个13C的几率是甲烷的4倍，则分子离子峰m／z=59、58的强度之比I59／I58 =0.044同样，在丁烷中出现M+2(m/z=60)同位素峰的几率为0.00024，即I60/I58＝0.00024，非常小，故在丁烷质谱中一般看不到(M＋2)+峰。
在其他元素存在时也有同样的规律性，如在CH3Cl、C2H5Cl 等分子中IM＋2／IM =32.5%。而在含有一个溴原子的化合物中(M+2)+峰的相对强度几乎与M+峰的相等。
对于一个CwHxNyOz的化合物，其同位素离子峰(M+l)+、(M＋2)+与分子离子峰M+的强度之比为
忽略2H,17O影响，则上述二式略为
如：在CH4质谱中，有其分子离子峰m／z=17、16，而其相对强度之比I17／I16=0.011,
在丁烷中，出现一个13C的几率是甲烷的4倍，则分子离子峰m／z=59、58的强度之比I59／I58 =0.044
忽略2H,17O影响，则上述二式略为
对于含有Cl，Br，S等同位素天然丰度较高的元素的化合物，其同位素离子峰相对强度可由
（a＋b)n
展开式计算，式中a，b分别为该元素轻、重同位素的相对丰度，n为分子中该元素个数。
如在CH2Cl2中，对元素Cl来说，a=3, b＝l，n＝2故（3＋1)2 = 9＋6＋l，则其分子离子峰与相应同位素离子峰相对强度之比为:
m/z84(M):m/z86(M+2):m/z88(M+4)=9:6:1
有多种元素存在时，则以(a+b)n×(a’+b’)n’…计算。
例：某有机物的分子量为104, (IM+1/IM)% = 6.45，(IM+2/IM)% =4.77，试推出其化学式。
解: 由于(IM+2/IM)% ＞4.40, 说明有S，Cl，Br等存在，但
32.5＞（IM+2/IM）＞4.44
说明未知物中含有1个S，且不含Cl、Br。
因Beynon表只列有含C,H,N,O的有机物数值，故扣除S的贡献：
(IM+1/IM)=6.45-0.80=5.65
(IM+2/IM)% = 4.77-4.44=0.33
剩余质量 =104—32＝72
查Beynon表，质量数为72的大组，共有15个元素组合，与上述(IM+1/IM),(IM+2/IM)接近的列于下表.
三者只有C5H12的(IM+1／IM)％最接近，故化学式可能为C5H12S。
