Diferitele elemente absoarbe diferite lungimi de undă ale luminii. Aceste unde de lumină absorbite excită electronii atomilor unui element, determinându-i să sară până la niveluri mai mari de energie în jurul nucleului atomului. În spectroscopia de absorbție atomică, o sursă de fascicul care emite un set de lungimi de undă cunoscute sau un spectru continuu este strălucită printr-o probă sau o soluție subțire. Pe măsură ce diferitele lungimi de undă ale luminii trec prin eșantion, aceștia întâlnesc elemente diferite care fie absorb sau trec de-a lungul luminii, în funcție de lungimea de undă caracteristică a atomilor de probă.
Opus față de sursa fasciculului, un detector electronic sensibil de lumină măsoară amplitudinea sau intensitatea diferitelor lungimi de undă ale luminii după ce trec prin eșantion. Regiunile spectrului cu intensitate scăzută indică absorbția lungimilor de undă specifice. Aceste lungimi de undă specifice corespund atomilor specifici, care pot fi identificați prin compararea acestor lungimi de undă absente cu spectrele elementare enumerate într-o tabelă sau o bază de date electronică. Spectroscopia atomică este folosită în mod obișnuit pentru a analiza spectrele planetelor și a stelelor pentru a estima compoziția acestor corpuri cerești.
