气体同位素比值测量所用的标准物质分为三类：

  第一类是primary reference material或者叫 international standard。

  这类标准物质可能是天然的、合成的，甚至是不存在的，它一般无法购买，只是作为国际统一的同位素刻度标尺而存在，例如：δ13C对应VPDB (Vienna-Pee Dee Belemnite) ，δ15N对应Air-N2，δ18O对应VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) ，δ2H对应VSMOW，δ34S对应VCDT (Vienna-Canyon Diablo Troilite) 。需要说明的是VSMOW的前身是SMOW，SMOW本身是不存在的，只是人为定义它的H和O同位素δ值为0（1961年H.Craig等人定义），后来人们用蒸馏海水和普通水混合人为做出了值很接近SMOW的水样并重新命名为VSMOW（1968年），并把它做为H和O水样的primary reference material。18O同位素的标尺既可以是VSMOW（水溶液）也可以是VPDB（碳酸盐样品中的氧)，二者需要经过如下公式转化：δ18OVSMOW=（1.0309×δ18OVPDB）+ 30.9（Hut，1987）。

  第二类是reference material。

  这类标准物质通常是天然的或者是合成的某种化合物，并且足够均匀，它的值是根据primary reference material标定而来，并且可以从市场上买到。目前国际上通用的同位素reference material大部分是由国际原子能机构（IAEA），美国国家标准与技术研究所（NIST），欧盟标准物质与测量研究所（IRMM）研制的。其中IAEA和NIST从1960年就开始合作共同发布标准物质，他们二者的标准物质是通用的。例如IAEA-CH-6（IAEA和NIST共同发布），GISP（IAEA和NIST共同发布），NBS18（IAEA和NIST共同发布），BCR658（IRMM发布），USGS24（IAEA和NIST共同发布）这些都是reference material。这类标准物质非常重要，通常在文献中作为数据是否标准化的依据存在；

  第三类是实验室内部标准样品，也叫internal laboratory standard。

  这类标准物质由各个实验室自己制备的，也称工作标准样品，或实验室标准样品。这类物质原料易得并且均一，可能与待测样品成分接近。实验室可以根据平时测定样品的详情和特征，根据标准样品制作的规范程序，选取合适的材料进行制备，由reference material标定，并经多家比对测试后给出工作标准样品的同位素参考值和不确定度，然后作为质谱实验室QC使用。例如，可以选取小麦粉或玉米粉，在烘干经多个实验室比对测试定值后即可以作为植物样品的碳、氮同位素比值测定的QC。