原子熒光光度計是利用氫化鈉作為還原劑，將樣品溶液中的待分析元素還原為揮發性共價氣態氫化物（或原子蒸汽），然后借助載氣將其導入原子化器，在氬—氫火焰中原子化而形成基態原子。基態原子吸收光源的能量而變成激發態，激發態原子在去活化過程中將吸收的能量以熒光的形式釋放出來，此熒光信號的強弱與樣品中待測元素的含量成線性關系,因此通過測量熒光強度就可以確定樣品中被測元素的含量。
根據熒光產生機理的不同，原子熒光光度計的類型達到十余種，但在實際分析中主要有:
1.共振熒光
處于基態或低能態的原子,吸收光源中的共振輻射躍遷到高能態,處于高能態的原子在返回基態或相同低能態的過程中,發射出與激發光源輻射相同波長的熒光,這種熒光稱為共振熒光。
2.直躍線熒光
當處于基態的價電子受激躍遷至高能態，處于高能態的激發態電子在躍遷到低能態（但不是基態）所發射出的熒光被稱為直躍線熒光。
3.階躍線熒光
當價電子從基態躍遷至高能態后,由于受激碰撞損失部分能量而降至較低的能態。從較低能態回到基態時所發出的熒光稱為階躍線熒光。
4.熱助階躍線熒光
基態原子通過吸收光輻射躍遷至高能態,處于高能態的價電子在熱能的作用下進一步激發,電子躍遷至與能級E2相近的更高能態E3。當去激發至低能態（不是基態）時所發出的次級光被稱為熱助階躍線熒光。
5.敏化熒光
當受激的一種原子與第二種原子發生非彈性碰撞時,可能把能量傳給第二種原子,從而使第二個原子被激發,受激的第二種原子去激發過程中所產生的熒光叫敏化熒光。