當前二次離子質譜領域發展迅速，在半導體制造中元素摻雜，薄膜的組分測量和其他無機材料，宇宙中同位素比例，地球中微量元素等領域具有非常重要應用。
通過二次離子質譜的深度剖析來分析材料薄膜結構是一種獨特的分析手段，尤其是對于分析不同薄層中的材料，以及相鄰兩層之間材料的相互影響 分析亞微米尺度下的特征、缺陷或者污染，對于諸多工業應用領域具有至關重要的影響，比如：半導體器件加工，硬盤磁頭加工，特殊反 射面，復合材料等等。
此外，利用二次粒子質譜還是科技前沿問題的本質探索的有力工具，例如在生命科學領域可對單細胞可視化分析，可以得到藥物在細胞內的吸收，分布，代謝等信息，還可以研究藥物在組織或者細胞中的定位，對于提高藥物的靶向性以及合理設計藥物具有重要意義[2]。
總而言之，二次離子質譜技術的應用領域非常廣泛： 如金屬[3]、半導體[4]、微電子[5]，航空航天[6]，汽車[7]，化學化工[8]，生物醫藥，單細胞[9][10]，環境[11]等領域，尤其是傳統半導體工業[12]，集成電路[13]、太陽能光伏電池[14]等的分析占有非常重要的作用，該技術對于中國高端制造2025計劃顯得尤為重要。近年來，隨著儀器的發展，尤其是一次離子源方面的新進展，飛行時間二次離子質譜也廣泛應用于生命科學領域， 如近年來北京分子科學國家實驗室研究人員應用飛行時間二次離子質譜研究內源性生物分子及藥物分子在細胞內分布，作用靶標及其作用機理取得重要進展，使得該儀器在單細胞分析方面具有廣泛的應用前景。