Las características sensoriales, y las propiedades nutricionales del aceite de oliva virgen han incrementado la demanda de aceite de oliva a nivel mundial. Recientemente, las investigaciones sobre la biodiversidad oleícola y la composición química del aceite de oliva se han multiplicado, concediendo un gran interés a la calidad de su perfil organoléptico. En el presente estudio se ha evaluado el perfil de compuestos volátiles y en su caso de compuestos fenólicos y pigmentos mediante técnicas convencionales de GC-MS y LC-MS, en relación con el perfil sensorial y en función de distintos factores tecnológicos y ambientales, tales como las condiciones de extracción, el perfil microbiológico de la materia prima, operaciones pre-proceso y la zona de implantación. Se ha estudiado el comportamiento de los numerosos analitos con impacto sensorial, en función de estos factores, permitiendo identificar posibles marcadores químicos de aceites con distintas características. Además, tal y como ocurre con otros alimentos, el comercio del aceite de oliva se ha orientado a favor de las producciones que se caracterizan por sus orígenes y sus cualidades. La espectrometría de masas de alta resolución se ha aplicado para la determinación directa del fingerprint glicerolipídico de los aceites de oliva, llevando a cabo un análisis a nivel molecular sin necesidad de fraccionamiento previo y lográndose elevadas sensibilidad, precisión, tiempos cortos de análisis y mínima manipulación de la muestra. Los resultados obtenidos demuestran las potencialidades de la espectrometría de masas de alta resolución para la caracterización y autentificación del aceite de oliva virgen.