Nguyên tắc chính của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau hấp thụ và phát lại ánh sáng theo những cách khác nhau. Trong kỹ thuật mô tả đặc tính này, một thiết bị cực kỳ nhạy cảm với ánh sáng được gọi là quang kế đo lường bao nhiêu ánh sáng đi qua một vật liệu và lượng ánh sáng bị hấp thụ để xác định các phần tử hiện diện.
Các phần tử khác nhau hấp thụ các bước sóng ánh sáng khác nhau. Những sóng ánh sáng hấp thụ này kích thích các electron của nguyên tử của một nguyên tố, khiến chúng nhảy lên mức năng lượng cao hơn xung quanh hạt nhân của nguyên tử. Trong quang phổ hấp thụ nguyên tử, một nguồn chùm phát ra một tập hợp các bước sóng đã biết hoặc một quang phổ liên tục được chiếu lên một mẫu mỏng hoặc một dung dịch. Khi các bước sóng ánh sáng khác nhau truyền qua mẫu, chúng gặp các phần tử khác nhau hấp thụ hoặc truyền dọc theo ánh sáng, tùy thuộc vào bước sóng đặc trưng của các nguyên tử mẫu.Đối diện với nguồn chùm tia, một máy dò ánh sáng điện tử nhạy cảm đo biên độ hoặc cường độ của các bước sóng ánh sáng khác nhau sau khi chúng đi qua mẫu. Các vùng của quang phổ có cường độ giảm cho thấy sự hấp thụ của các bước sóng cụ thể. Các bước sóng cụ thể này tương ứng với các nguyên tử cụ thể, có thể được xác định bằng cách so sánh các bước sóng vắng mặt này với phổ nguyên tố được liệt kê trong bảng hoặc cơ sở dữ liệu điện tử. Quang phổ nguyên tử thường được sử dụng để phân tích quang phổ của các hành tinh và các ngôi sao nhằm ước tính thành phần của các thiên thể này.
