原子吸收光譜法中最古老和最常用的霧化器是火焰，主要是溫度約為2300℃的空氣-乙炔火焰以及溫度約為2700℃的一氧化二氮[3] -乙炔火焰。另外，后一種火焰提供的霧化環境還原性更強，非常適合對氧具有高親和力的分析物。
使用丙烷操作火焰霧化器的實驗室火焰光度計
液體或溶液樣品通常與火焰霧化器一起使用。樣品溶液由氣動分析噴霧器吸入，轉化為氣溶膠，并被引入噴霧室，只有最細的氣溶膠液滴（< 10 微米）進入火焰，在噴霧室中與火焰氣體混合。這種調節過程導致只有約5％的吸入樣品溶液到達火焰，但它也保證了相對較高的干擾自由度。
噴霧室的頂部是一個燃燒器頭，它產生橫向較長的火焰（通常為5-10 cm）并且寬度只有幾毫米。輻射光束穿過火焰的最長軸，可以通過調節火焰氣體的流速來產生最高濃度的自由原子。還可以調整燃燒器高度，使輻射光束通過火焰中原子云密度最高的區域，產生最高的靈敏度。
在火焰中發生的過程包括去溶劑化（干燥）階段，在該階段溶劑蒸發，干燥的樣品納米顆粒保留，蒸發（轉移到氣相）階段，在該階段固體顆粒轉化成氣體分子，霧化階段，氣體分子解離成自由原子，然后電離（取決于分析物原子的電離電勢和特定火焰中可用的能量），其中原子可以部分轉化為氣態離子。
如果校準標準和樣品中的分析物的相轉移程度不同，則這些階段中的每一個都包括干擾風險。這種情況下我們通常不希望發生電離，因為它減少了可用于測量的原子數量，即靈敏度。
在火焰原子吸收光譜法中，樣品被吸出時會產生穩態信號。該技術通常用于mg L?1 范圍內的測定，對于某些元素來說可擴展至μg L?1 。