Technika chromatografii gazowej w sprzężeniu ze spektrometrią mas służy do badań związków organicznych, które są lotne w temperaturze analizy lub zostały chemicznie przeprowadzone w lotne pochodne. Pozwala wykryć i oznaczyć śladowe zawartości związków w różnego rodzaju matrycach próbek. Przykładowo może zostać zastosowana do:

• oznaczenia mutagennych i kancerogennych oraz hormonalnie aktywnych (ksenoestrogenów) związków organicznych stanowiących mikrozanieczyszczenia środowiskowe oraz powstających podczas przetwarzania żywności;
• monitorowania ekspozycji środowiskowej na ekotoksykanty poprzez oznaczanie metabolitów związków w płynach ustrojowych i tkankach (np. wskaźników narażenia na kancerogenny benzo(a)piren, markerów nikotyny, nawet u osób narażonych jedynie biernie na dym tytoniowy)
• oznaczania stężeń nowoczesnych wskaźników ryzyka miażdżycy i incydentów sercowo-naczyniowych (np. oksy(chole)steroli)
• oceny wpływu określonych czynników (leków, produktów utleniania lipidów, zaawansowanych produktów glikacji białek) na syntezę składników endogennych np. cholesterolu
• oznaczania klinicznie ważnych związków endogennych w ramach diagnostyki wrodzonych defektów metabolicznych (badania na potrzeby Klinik).

Technika ta umożliwia w zależności od dobranych warunków analitycznych, oznaczanie śladowych zawartości polarnych i niepolarnych związków organicznych, między innymi:

• wszystkich związków naturalnie występujących w organizmie człowieka;
• leków i ich metabolitów;
• ksenobiotyków, ich metabolitów;
• stężeń składników środków odurzających;
• biomarkerów narażenia na ksenobiotyki;
• biomarkerów chorób;
• związków biologicznie czynnych pochodzenia naturalnego, np. antyoksydantów.

W zakresie diagnostyki medycznej technikę tę można zastosować przykładowo:

• w terapii monitorowanej leków (np. immunosupresantów, leków przeciwbólowych, leków przeciwwirusowych, cytostatycznych, przeciwdepresyjnych, przeciwzakrzepowych),
• do oznaczeń biomarkerów (witamina D i jej metabolity, hormony sterydowe, produktów utleniania cholesterolu)
• w przesiewowej diagnostyce niemowląt pod kątem genetycznie uwarunkowanych wad metabolizmu (np. zaburzeń cyklu oksydacyjnego kwasów tłuszczowych, zaburzeń cykli metabolicznych aminokwasów lub kwasów organicznych),
• w badaniach toksykologicznych (w tym w analizie zakazanych substancji psychoaktywnych),
• w badaniach klinicznej oceny narażenia środowiskowego i zawodowego.