Constituye la técnica más usada en rutina, al ser la más fácil y rápida. En un sistema de premezcla, la muestra es aspirada a través de un nebulizador que genera un aerosol dentro de una cámara de premezcla. Aquí, el aerosol se mezcla con los gases combustibles y oxidantes (acetileno y aire, usualmente), siendo transportado al cabezal del quemador donde se produce la combustión y atomización de la muestra. La aplicación de la energía calorífica disociará la molécula en los átomos individuales. El número de átomos del metal formado en estado fundamental, determinará la cantidad de luz absorbida. La concentración se obtendrá al comparar la absorbancia de la muestra problema con la obtenida de concentraciones patrón conocidas (ver Figuras 2 y 3).

En este caso, la atomización depende de la temperatura y de la presión parcial de uno o más componentes (productos de combustión) de la llama. La ionización es también dependiente de la temperatura de la misma forma que la atomización, de tal manera que la temperatura ha de elegirse para que la atomización ocurra rápidamente pero no así la ionización.