Los sistemas de detección de sustancias químicas se utilizan generalmente para detectar e identificar agentes químicos en el aire, el suelo o el agua. Los agentes del orden, los lugares de trabajo industriales y las fuerzas armadas pueden utilizar diferentes tipos de sistemas de detección para alertar al personal sobre la existencia de sustancias nocivas o tóxicas. Los escáneres, sensores y espectrómetros son tipos comunes de equipos de sistemas de detección de sustancias químicas.
En las investigaciones de la escena del crimen, los agentes del orden pueden usar dispositivos portátiles que toman muestras de aire y las analizan para detectar la existencia de sustancias específicas. Los trazadores pueden detectar partículas de aire que contengan explosivos, como nitroglicerina, o sustancias narcóticas, como marihuana y metanfetaminas. Un sistema de detección de sustancias químicas de mano o de escritorio también puede analizar muestras físicas para detectar la presencia de ciertas sustancias químicas. Estos dispositivos incorporan el uso de hisopos que capturan partículas cuando se frotan sobre superficies. Al insertar el hisopo en el dispositivo, la máquina analiza e identifica posibles sustancias ubicadas en el objeto.
Con el propósito de la seguridad pública, los aeropuertos y otras áreas públicas pueden emplear el uso de detectores de portal que monitorean posibles explosivos o sustancias químicas narcóticas. Los dispositivos automatizados no invasivos analizan el aire alrededor de las personas que se encuentran en el portal. La máquina detecta e identifica inmediatamente cualquier sustancia ilegal emitida al aire por las personas o su ropa.
Los sitios de trabajo industriales pueden usar detectores estacionarios en áreas específicas, dispositivos portátiles o sistemas de detección de químicos usados por los empleados. Los dispositivos estacionarios generalmente hacen sonar una alarma cuando la calidad del aire se ve comprometida por niveles elevados de sustancias tóxicas. Los empleados pueden usar dispositivos de mano que escanean las áreas de trabajo o la ropa del personal que ingresa o sale de un lugar específico. Un sistema de detección química de brazalete puede contener una serie de pequeños casetes que monitorean y cambian de color en presencia de gases tóxicos.
Los militares suelen utilizar detectores de agentes de guerra química. Los sistemas de detección de sustancias químicas pueden alertar al personal sobre la presencia de sustancias químicas gaseosas, líquidas o sólidas que incluyen agentes formadores de ampollas, gas nervioso y otras sustancias diseñadas para matar o causar lesiones graves. Estos dispositivos pueden ser modelos de sobremesa portátiles o de mano.
Los escáneres y sensores pueden detectar sustancias por la cantidad de fluorescencia observada bajo una determinada longitud de onda de luz. Usando un rayo láser, un sensor también puede medir la masa de partículas midiendo la cantidad de desviación de la luz que ocurre cuando el rayo pasa a través de las partículas. Las muestras colocadas en un espectrómetro se dividen en moléculas mediante un haz de electrones. Los fragmentos de partículas luego pasan a través de un vacío y un campo magnético donde las moléculas se identifican por su relación de masa a carga.