Термодесорбция является ещё одним, простым в исполнении, надёжным и воспроизводимым методом подготовки проб для ГХ/МС-анализа летучих соединений, обеспечивающим очень низкие пределы обнаружения. Аналитами могут быть соединения в широком диапазоне молекулярных масс и летучести - от ацетилена и фреонов - до фталатов, бенз(а)пиррена и линейных насыщенных углеводородов вплоть до С40. Объектом анализа метода термодесорбции является воздух, а также такие материалы, как полимеры, краски, лекарственные препараты, образцы текстиля и некоторые пищевые продукты. Назначение анализа определяется набором соединений, подлежащих анализу, а также местом и условиями отбора проб. Пробы воздуха могут отбираться возле автострады с интенсивным движением на протяжении определённого периода времени; внутри жилых помещений, в салонах автомобилей; в местах, где есть подозрение на наличие в воздухе отравляющих веществ; при исследовании запаха пищевых продуктов или материалов, используемых в быту.

Пробы воздуха могут отбираться в специальные пластиковые мешки или в вакуумированные канистры особой конструкции. После чего соединения, содержащиеся в воздухе в виде примесей, концентрируются на сорбентах, помещённых в трубки (сорбционные трубки или сорбционные патроны) или нанесённых на какие-либо поверхности, с которых их легко десорбировать нагреванием, сфокусировать в виде узких зон и перенести в газовый хроматограф для последующего анализа.

Метод термодесорбции обладает рядом преимуществ по сравнению с экстракцией растворителями (solvent extraction - SE). Выигрыш по пределу обнаружения может составлять 1000 раз, а коэффициент извлечения приближаться к 100% против 30-80%, характерных для SE. Трубки с сорбентами могут применяться многократно, при этом нет необходимости работы с токсичными растворителями, которые также могут служить источниками дополнительных примесей.

Концентрирование летучих соединений из воздуха может быть осуществлено непосредственно на месте отбора проб путём его аспирации (прокачивания) через патроны с различными сорбентами. Материалы, подлежащие анализу, сами могут подвергаться термодесорбции, с последующим сбором и анализом.

К достоинствам метода относится возможность его автоматизации. Существует множество международных стандартов по анализу воздуха и воздуха рабочей зоны, в основе которых лежит метод термодесорбции, основными из них являются EN ISO 16017, ISO 16000-6, EN 14662 (14), ASTM D6196, US EPA TO-15 (канистры) TO-17 (сорбционные патроны), NIOSH 2549, руководство Британского Агенства по охране окружающей среды в отношении состава и количества газов, выделящихся со свалок (LFGH 04), а также руководства Американского Агенства по охране окружающей среды в отношении соединений, способствующих образованию приземного озона.