La spectroscopie d'absorption atomique (SAA) atomise les échantillons par atomisation à la flamme ou par atomisation électrothermique. L'atomisation à la flamme implique généralement un ensemble nébuliseur et chambre de pulvérisation pour combiner l'échantillon avec un mélange combustible-oxydant, créant ainsi une fine brume d'aérosol qui pénètre dans un brûleur. En règle générale, le combustible et l'oxydant sont combinés dans un rapport approximativement stœchiométrique. Cependant, pour les atomes qui s'oxydent facilement, un mélange riche en combustible peut être plus avantageux. Seulement environ 5 % des gouttelettes d'aérosol atteignent la flamme, où elles subissent une désolvatation dans la zone de combustion primaire, laissant des particules nues atomisées dans la flamme interne. Les atomes gazeux, les ions et les espèces moléculaires traversent rapidement la région interzonale pour être analysés avant de sortir de la flamme. Les atomiseurs à flamme ont une faible efficacité d'atomisation en raison des grosses gouttelettes d'aérosol qui n'atteignent pas la flamme et de la dilution importante de l'échantillon par les gaz de combustion. Cependant, l'efficacité de l'atomisation à la flamme peut être améliorée en aspirant continuellement l'échantillon, en optimisant les rapports combustible/oxydant, en ajustant les débits du nébuliseur et en réglant la hauteur du brûleur.

L'atomisation à la flamme ne convient pas aux échantillons à faible concentration d'analytes ou à des volumes limités en raison du petit nombre d'échantillons atomisés et détectés avec succès. En revanche, l'atomisation électrothermique, également connue sous le nom d'atomisation au four en graphite, utilise un tube en graphite pour capturer et concentrer les analytes et fonctionne bien pour les petits échantillons discrets. Dans cette technique, l'échantillon est séché et carbonisé avant d'être atomisé à haute température.

Des éléments tels que As, Se, Sb, Bi, Ge, Sn, Te et Pb peuvent être atomisés dans des conditions plus douces en les convertissant chimiquement en hydrures volatils avant de les transporter vers la flamme. De plus, la détermination du mercure peut utiliser une méthode unique de vapeur froide en raison de sa volatilité naturelle.