原子熒光可分為 3類：即共振熒光、非共振熒光和敏化熒光，其中以共振原子熒光最強，在分析中應用最廣。
共振熒光是所發射的熒光和吸收的輻射波長相同。只有當基態是單一態，不存在中間能級，才能產生共振熒光。非共振熒光是激發態原子發射的熒光波長和吸收的輻射波長不相同。
非共振熒光又可分為直躍線熒光、階躍線熒光和反斯托克斯熒光。直躍線熒光是激發態原子由高能級躍遷到高于基態的亞穩能級所產生的熒光。階躍線熒光是激發態原子先以非輻射方式去活化損失部分能量，回到較低的激發態，再以輻射方式去活化躍遷到基態所發射的熒光。直躍線和階躍線熒光的波長都是比吸收輻射的波長要長。反斯托克斯熒光的特點是熒光波長比吸收光輻射的波長要短。
敏化原子熒光是激發態原子通過碰撞將激發能轉移給另一個原子使其激發，后者再以輻射方式去活化而發射的熒光。