Der ESI-Prozess beruht auf der Überführung von verdünnten Lösungen in gasförmige Analytionen, indem die Flüssigkeit durch eine Sprühkapillare, an der eine Hochspannung von etwa 3 bis 4 kV anliegt, geleitet wird. Durch die bestehende Potentialdifferenz zwischen der Metallkapillare und der Gegenelektrode wird eine Ladungsseparation in der Lösung hervorgerufen. Es bildet sich ein sogenannter Taylor-Kegel am Ende der Kapillare, der in einen Strahl übergeht, welcher wiederum in geladene Tropfen, die den Analyten enthalten, aufbricht. Der Zerfall der geladenen Tropfen entlang des elektrischen Feldes erfolgt durch eine schrittweise Verdampfung des Lösungsmittels, wodurch die geladenen Tropfen an Größe verlieren und die Oberflächenladung eines einzelnen Tröpfchens zunimmt, bis das Rayleigh-Limit erreicht ist. Durch Coulomb-Abstoßung zerfallen die geladenen Tropfen, in einer sogenannten Coulomb-Explosion, in mehrere Tröpfchen geringerer Größe. Dieser Prozess wiederholt sich, bis aus den immer kleiner werdenden Tröpfchen gasförmige Analytionen freigesetzt werden. Abhängig von der Polarität der angelegten Spannung können im ESI-Prozess entweder positive Ionen [M+H]⁺ durch Protonierung oder negative Ionen [M−H]⁻ durch Deprotonierung der Analytmoleküle erzeugt werden. [1-3]

Die Anwendung der ESI mit anschließender Detektion durch FT-ICR-MS (Fourier-Transform Ionenzyklotronresonanz Massenspektrometrie) stellt u. a. eine geeignete Methode zur Charakterisierung der komplexen chemischen Zusammensetzung von Aerosolproben aus diversen Quellen sowie zur qualitativen Analyse von Schieferölen dar.