用于测量气体同位素比的参考材料分为三类：

第一类是主要参考材料或国际标准。

这些参考材料可以是天然的，合成的，甚至不存在。通常不能购买，但只能作为国际统一的同位素标度存在，例如：VPDB（维也纳石榴石）的δ13C，空气N2的δ15N，VSMOW（维也纳标准平均海水）的δ18O，VCSMOW的δ2H，VCDT（维也纳峡谷黑云母）的δ34S。值得注意的是，VSMW的前身是Smow。烟雾本身并不存在，但它的H和O同位素被人为地定义为δ值0（由H.Craig等人在1961年定义）。随后，将蒸馏水和普通水混合，人工制备了一个接近烟雾值的水样，并将其更名为VSMW（1968），用作水样H和O的主要参考材料。18O同位素的标度可以是VSMW（水溶液）或VpdB（碳酸盐样品中的氧），必须通过以下公式进行换算：δ18OVSMOW=（1039×δ18OVPDB）+30.9（Hut，1987）

第二类是参考材料。

这些参考材料通常是天然或合成化合物，并且具有足够的均匀性。这些值根据主要参考材料进行校准，并可在市场上买到。目前，国际上使用的同位素参考材料大多是由国际原子能机构（IAEA）、美国国家标准技术研究所（NIST）和欧洲参考材料与测量研究所（IRMM）开发的。其中，自1960年以来，国际原子能机构和国家标准化和技术研究所一直在合作，共同出版通用参考文件。例如，IAEA-CH-6（由IAEA和NIST联合发布）、GISP（由IAGE和NIST联合发布）、NBS18（由IACE和NIST联合发布）、BCR658（由IRMM联合发布）、USGS24（由IAFE和NIST联合发布）是参考文件。这类参考文献非常重要，在文献中经常作为数据标准化的基础；

第三类是实验室内部标准。

该参考物质由各实验室制备，也称为工作参考样品或实验室参考样品。这些物质的原料易于获得且均匀，并且可能接近待测样品的成分。实验室可根据正常测量样品的细节和特性以及标准样品制备的标准程序选择合适的制备材料。用标准物质对材料进行了标定，通过多次对比试验，给出了工作标准样品的同位素参考值和不确定度，并在质谱实验室中作为质控品使用。例如，小麦或玉米粉可作为QC，用于干燥和实验室试验后测定植物样品的碳氮同位素比值。