与传统的放射性衰变计数法不同，加速器质谱法用直接计数法取代衰变计数法。以¹⁴C分析为例，传统方法是测定¹⁴C衰变时的放射性，而加速器质谱法则是直接计数¹⁴C的数目，从而极大地提高了分析灵敏度。因此，加速器质谱法特别适用于长寿命放射性核素的分析，如¹⁴C、¹⁰Be、²⁶Al、³⁶Cl、⁴¹Ca、⁵³Mn、¹²⁹I等，也可用于稳定核素的测量，如贵金属及半导体材料中痕量杂质元素的分析。加速器质谱法通常给出的是同位素比值，如¹⁴C/¹²C 、¹⁰Be/⁹Be、³⁶Cl/Cl_总等。在此基础上，通过换算可给出样品的年龄或样品中某种感兴趣核素的绝对含量。 

为了克服传统放射性计数方法灵敏度低、取样量大的缺点，早在20世纪70年代有人就尝试用传统的低能质谱计来计数¹⁴C的数目，以取代¹⁴C的放射性衰变计数法。然而由于分子干扰和同量异位素的干扰等因素，无法实现所需的分析灵敏度。1977年，提出了用回旋加速器测定长寿命放射性核素的建议，随后又成功地利用串列加速器测¹⁴C的数目。在此基础上，1978年召开了第一次国际加速器质谱学会议，其后该系列会议每三年举行一次。20余年来，加速器质谱技术发展迅速，全世界已有加速器质谱计逾40台，中国的北京大学、中国原子能研究院和上海原子核研究所也相继掌握了这种分析技术和方法。 

加速器质谱装置通常由离子源、注入系统、串列加速器、高能分析系统、探测器、计算机控制与数据获取系统等部分组成。 

加速器质谱法的两个关键问题是：一是如何抑制本底。本底来自于内源的和外源的两种途径。内源本底又称为机器本底。依离子种类的不同，可分为同量异位素干扰、分子干扰和同位素干扰。这类干扰本底的大小反映了加速器质谱计的分析能力。外源本底来自于样品被污染，以及离子源中的交叉污染与记忆效应。另一个关键问题是如何降低分馏效应。分馏效应来自样品制备过程中的化学分馏、离子源中的溅射分馏、串列加速器中的剥离分馏和离子输运过程中的传输分馏等。现已发展了多种方法以克服本底和降低分馏效应，使加速器质谱法可测定的同位素丰度比达到10^－12—10^－15，取样量可小至1—5毫克碳，在某些情况下甚至可小到10—100微克碳，分析1个样品的时间一般只需十几分钟，从而使以前无法实现的分析任务成为可能。