Il principio principale della spettroscopia di assorbimento atomico è che gli atomi di diversi elementi assorbono e riemettono la luce in modi diversi. In questa tecnica di caratterizzazione, un dispositivo estremamente sensibile alla luce chiamato fotometro misura quanto la luce passa attraverso un materiale e quanto viene assorbito per identificare gli elementi presenti.
Diversi elementi assorbono diverse lunghezze d'onda della luce. Queste onde luminose assorbite eccitano gli elettroni degli atomi di un elemento, facendoli saltare a livelli di energia più alti attorno al nucleo dell'atomo. Nella spettroscopia di assorbimento atomico, una sorgente di fascio che emette un insieme di lunghezze d'onda conosciute o uno spettro continuo viene lucidata su un campione sottile o una soluzione. Quando le diverse lunghezze d'onda della luce attraversano il campione, incontrano diversi elementi che assorbono o passano lungo la luce, a seconda della lunghezza d'onda caratteristica degli atomi del campione.
Di fronte alla sorgente del raggio, un sensibile rivelatore elettronico di luce misura l'ampiezza o l'intensità di diverse lunghezze d'onda della luce dopo aver attraversato il campione. Le regioni dello spettro con intensità ridotta indicano l'assorbimento di lunghezze d'onda specifiche. Queste specifiche lunghezze d'onda corrispondono a specifici atomi, che possono essere identificati confrontando queste lunghezze d'onda assenti con gli spettri elementali elencati in una tabella o in un database elettronico. La spettroscopia atomica viene comunemente utilizzata per analizzare gli spettri di pianeti e stelle per stimare la composizione di questi corpi celesti.
