Tandemowy spektrometr mas (MS/MS, MS²) – rodzaj spektrometru mas wyposażonego w dwa analizatory. Pierwszy analizator pozwala na przejście tylko jonów o określonym stosunku masy do ładunku elektrycznego (jony macierzyste). Za nim zwykle znajduje się urządzenie pozwalające na fragmentację badanych jonów (np. przez zderzenia z cząsteczkami gazu obojętnego), w wyniku czego z jonu macierzystego powstają jony potomne. Drugi analizator takiego spektrometru rejestruje stosunki mas do ładunków jonów potomnych (widmo masowe). Ten sposób pracy spektrometru mas nazywany jest trybem MS/MS lub MS². Spektrometry tandemowe mogą pracować jak zwykły spektrometr mas (tryb pracy MS) – pierwszy analizator przepuszcza wtedy wszystkie jony, urządzenie fragmentujące nie działa, a drugi analizator rejestruje widmo mas.
Informacje o masie cząsteczkowej związku chemicznego, jakich dostarcza zwykły spektrometr mas, często nie wystarczają do jego identyfikacji. Analiza wzoru fragmentacji w tandemowych spektrometrach mas umożliwia identyfikację wielu związków chemicznych.
Spektrometry wyposażone w pułapkę jonową lub analizator FT-ICR, mogą pracować podobnie jak spektrometry tandemowe. Pułapka jonowa może wyselekcjonować jony jednego typu, poddać je fragmentacji i zmierzyć masy fragmentów (tryb MS²). Pułapka jonowa może także wyselekcjonować jony powstałe w wyniku fragmentacji i poddać je kolejnej "turze" fragmentacji. Można zastosować kilka kolejnych "tur" fragmentacji. Eksperymenty takie nazywa się MSn.