Atomizasyon, numunelerin gaz fazındaki atomlara ve iyonlara dönüştürülmesi işlemi, atomik spektroskopi için temel bir adımdır. Atomizasyon için gerekli olan alev sıcaklığı, atomizasyon verimliliğini ve uyarılmış enerji seviyesi ile temel enerji seviyesi arasındaki relatif popülasyonu artırarak atomik spektroskopi yöntemlerinin etkinliğini doğrudan etkiler.

Termal denge koşullarında, uyarılmış ve temel enerji seviyelerinde bulunan atomların relatif popülasyonları, Maxwell–Boltzmann dağılımı kullanılarak tahmin edilebilir. Örneğin, sıcaklığın 2500 Kelvin'den 2600 Kelvin’e yükselmesi, uyarılmış enerji seviyesinde bulunan sodyum atomlarının popülasyonunu %45 artırabilirken, temel enerji seviyesi popülasyonundaki azalma ihmal edilebilir düzeydedir. Atomik emisyon spektroskopisi (AES), bu uyarılmış enerji seviyelerinden gelen foton emisyonuna dayandığı için sıcaklığa oldukça bağımlıdır. Buna karşılık, atomik absorpsiyon spektroskopisi (AAS) ve atomik floresans spektroskopisi (AFS) öncelikli olarak temel enerji seviyesi popülasyonuna bağlıdır ve sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenir. Ancak, kolayca iyonlaşabilen elementler için, alev sıcaklığındaki bir artış, atomların iyonizasyon yoluyla kaybına neden olur ve bu da absorpsiyon ve floresans spektral şiddetini olumsuz yönde etkiler.

Ayrıca, atomik spektroskopisi genelinde, daha yüksek sıcaklık atomların hızını artırarak Doppler etkisini daha belirgin hale getirir. Bu durum, atomik spektral çizgilerin genişlemesine ve pik yüksekliğinin azalmasına neden olur.