המכשור של ספקטרוסקופיית פליטה אטומית (AES) כולל רכיבים שונים, וביניהם מתקני אטומיזציה הממירים דגימות לאטומים ויונים במצב גזי. קיימים שני סוגים עיקריים של מתקני אטומיזציה: אטומייזרים רציפים ואטומייזרים בדידים. אטומייזרים רציפים, כמו פלזמות ולהבות, מכניסים דגימות בזרם קבוע, בעוד שאטומייזרים בדידים מזריקים דגימות בודדות באמצעות מזרקים או דוגמים אוטומטיים. האטומייזר הבדיד הנפוץ ביותר הוא האטומייזר האלקטרותרמי.

נבוליזציה היא תהליך הכנסה של דגימות בצורת אירוסולים. הנבולייזר מייצר תרסיס עדין של טיפות מהדגימה הנוזלית, מה שמאפשר אטומיזציה יעילה. לאחר האטומיזציה, הדגימה בלהבה או בפלזמה יוצרת אוכלוסייה יציבה של אטומים, מולקולות ויונים. הפליטה מהפלזמה מופרדת לאחר מכן לאורכי גל המרכיבים אותה באמצעות מכשיר לבידוד אורכי גל, כגון מונוכרומטור, פוליכרומטור או ספקטרוגרף. הקרינה המבודדת מומרת לאותות חשמליים באמצעות מתמרים או גלאים מסוג מערך, ולאחר מכן האותות מעובדים ומנותחים על ידי מערכות מחשב.

מערכות פליטת פלזמה מצומדת אינדוקטיבית (ICP) משתמשות בפלזמה בטמפרטורה גבוהה המכונה מבער פלזמה של ארגון במקום להבה. הדבר מאפשר יישומים רחבים יותר וניתוח רב-יסודותי מהיר. במקור פלזמה בזרם ישר (DCP), חימום של גז אינרטי מתבצע באמצעות קשת חשמלית ישירה, המייצרת את הפלזמה בזרם גז במהירות גבוהה. עיצוב ה-DCP כולל לרוב מערכת אלקטרודות בצורת V הפוכה, עם אזור העירור בצומת של זרמי ארגון, ונבולייזר משמש להזרקת הדגימה בנקודה זו.

קיימים מכשירים שונים לקביעות רב-יסודותיות, כולל ספקטרומטרים רציפים שסורקים קווי פליטה שונים בסדרה, וספקטרומטרים סימולטניים המשתמשים בפוליכרומטורים או ספקטרוגרפים למדידת אורכי גל מרובים בו-זמנית. המכשור של ספקטרוסקופיית פליטה אטומית מציע אפשרויות שונות של מסלולים אופטיים, כולל מסלולים אופטיים רציפים עם מונוכרומטורים למדידת אורכי גל בסדרה, ופוליכרומטורים סימולטניים לקריאה ישירה עם חריצי יציאה מרובים ושפופרות פוטו למדידת קווי פליטה מרובים בו-זמנית.