工作原理類似于電子圍繞原子核旋轉。
由于靜電力作用，離子受到來自中心紡錘形電極吸引力。由于離子進入離子阱之前的初速度以及角度，離子會圍繞中心電極做圓周運動。
離子的運動可以分為兩部分：圍繞中心電極的運動（徑向）和沿中心電極的運動（軸向）。
因為離子質量不同，在達到諧振時，不同離子的軸向往復速度是不同的。設定在離子阱中部的檢測器通過檢測離子通過時產生的感應電流，繼而通過放大器得到一個時序信號。因為多種離子同時存在，這個時序信號實際是多種離子同時共振在不同頻率的混頻信號。通過傅立葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)，得到頻譜圖。
因為共振頻率和離子質量的直接對應關系，可以由此得到質譜圖。