原子吸收光譜的基本原理可以表述如下。首先，所有的原子或離子都可以吸收特定和波長的光。例如，當含有銅(Cu)和鎳(Ni)的樣品暴露于具有Cu特征波長的光時，只有Cu原子或離子會吸收這種光。在該波長下吸收的光量與吸收的離子或原子的濃度成正比。
原子中的電子以各種能級存在。當原子暴露在自己的波長下時，它可以吸收能量(光子)，電子從基態移動到激發態。電子吸收的輻射能與這個過程中的躍遷直接相關。此外，因為每個元素的電子結構都是的，所以吸收的輻射代表每個元素的性質，并且可以測量。
原子吸收光譜儀利用這些基本原理，并將其應用于實際的定量分析。典型的原子吸收光譜儀由四個主要部分組成：光源、原子化系統、單色儀和檢測系統(圖1)。
圖1:典型的原子吸收光譜儀示意圖。
在典型的實驗中，液體或固體樣品在火焰或石墨爐中被霧化。然后，自由原子暴露于通常由空心陰極燈產生的光中，并經歷從基態到受激電子態的電子躍遷。燈產生的光是由同一待測元素的受激原子發出的，所以輻射能量直接對應于原子化樣品吸收的波長。在樣品和檢測器之間放置一個單色儀，以減少背景干擾。在這里，檢測器測量光束的強度，并將其轉換為吸收數據。
雖然固體樣品可以用于原子吸收光譜分析，但這種分析通常于更昂貴的石墨爐，在石墨爐中，樣品可以通過受控電加熱而不是直接火焰加熱。另外，原子吸收光譜通常只用于分析金屬原子。主要原因是金屬具有窄、亮、清晰的單一發射線和吸收線。
