Die Atomisierung, also die Umwandlung von Proben in gasförmige Atome und Ionen, ist für die Atomspektroskopie von wesentlicher Bedeutung. Die für die Atomisierung erforderliche Flammentemperatur beeinflusst die Effizienz der atomspektroskopischen Methoden, indem sie die Atomisierungseffizienz und die relative Besetzung der angeregten und Grundzustände erhöht.

Im thermischen Gleichgewicht können die relativen Besetzungen der angeregten Atome und der Atome im  Grundzustand mithilfe der Maxwell-Boltzmann-Verteilung geschätzt werden. Beispielsweise kann eine Temperaturerhöhung von 2500 K auf 2600 K die Besetzung der Natriumatome im angeregten Zustand um 45 % erhöhen, während die Abnahme der Grundzustandsbesetzung vernachlässigbar ist. Da die Atomemissionsspektroskopie (AES) auf der Photonenemission dieser angeregten Zustände beruht, ist sie stark temperaturabhängig. Im Gegensatz dazu hängen die Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und die Atomfluoreszenzspektroskopie (AFS) hauptsächlich von der Grundzustandsbesetzung ab und weisen eine weniger signifikante Temperaturabhängigkeit auf. Bei leicht ionisierbaren Elementen führt eine Erhöhung der Flammentemperatur jedoch zu einem Verlust von Atomen durch Ionisierung, was sich nachteilig auf die Absorption und die spektrale Fluoreszenzintensität auswirkt.

Darüber hinaus erhöht eine höhere Temperatur bei der Atomspektroskopie insgesamt die Geschwindigkeit der Atome, wodurch der Dopplereffekt stärker ausgeprägt wird. Dies führt zu einer Verbreiterung der Atomspektrallinien und einer Verringerung der Peakhöhe.