原子光譜法可直接分析固體試樣（石墨爐法），但目前仍較多地用于液體試樣的分析，原子熒光光譜法更是如此。因而試樣的溶解和稀釋是必不可少的重要環節，其作用是使試樣中的被測組分不受損失，不被污染，全部轉變為適宜測定的形式，而且原子光譜分析方法的廣泛應用也依賴于分析者制訂快速簡便的試樣溶解和稀釋處理的方法，以及對基體組分引起的干效應的補償能力。
一、無機固體試樣的溶解
無機固體試樣一般采用酸溶法和堿熔法，在選用溶（熔）劑是應充分考慮到：
①被測元素應能迅速、完全溶解；
②試樣處理過程中，被測元素不應揮發損失；
③測元素不應與其他組分生成不溶性物質；
④過量溶（熔）劑對分析結果可能產生的影響（如污染和干擾效應等）；
⑤不應損傷試樣溶解過程中使用的容器以及其他用具（如噴霧器、燃燒器等）
1）酸溶法
常用的溶劑有HCl、HF等以及它們的混合酸液，為了提高溶解效率，有時在溶樣時加人某種氧化劑（如H2O2）、鹽類（如銨鹽）或有機試劑（如酒石酸）等會得到良好的效果。將少量試樣和溶劑置于壓力罐中（電加熱或微波加熱）溶解，具有可提高大多數元素的溶解效率，避免易揮發元素損失和減少污染，溶解時間短等優點。
2）熔融法
有些試樣用酸不易溶解，例如鉛錫合金和一些氧化物材料等，可以采用熔融法處理。常用的熔劑有LiBO2Na2O2、NaOH、K2S2O7等。在實際分析中，為了控制試樣溶液中鹽的濃度，有時將試樣先進行酸溶處理，再把剩余的不溶物殘渣用少量熔劑熔融后加酸溶解。
二、有機物固體試樣的分解
有機物固體試樣包括人體及動物組織、食品中的糧食、植物的根莖、人工合成的有機物（如塑料、染料、油漆、藥物和人造纖維等）。其分解方法一般有濕法消化和干法灰化兩種。特別要注意的是要防止待測元素在分解過程中遭受損失。
1）干法灰化
干法灰化是將有機物固體（或液體）試樣經高溫分解后，使被測元素呈可溶狀態的處理方法。該法可消除有機物質對測定的影響，避免消耗大量試劑：揮發、沾留在容器壁、滑留在酸不溶性灰粒上，因此對含有Hg、As、Se等元素的試樣，不能采用干法灰化，只能采用濕法消化分解。
2）濕法消化
濕法消化是用濃無機酸或再加氧化劑，在消化過程中保持在氧化狀態的條件下消化處理試樣。通常是試樣加入消化劑后，于100－200℃下加熱使其消化，待消化液清亮后，蒸發近干時，再用HNO2或HCI溶解，定容待用。濕法消化法揮發損失比干法灰化法小一些，但對于易形成揮發性氧化物的元素仍有大的損失，采用密閉回流裝置可防止這些損失。
三、液體試樣的稀釋處理
地表水、地下水、自來水、工業廢水、生活廢水、海水、鹽湖水及土壤浸出液等無機物液體試樣，一般均可用各種液體進樣方式引入原子光譜分析系統進行測定。根據儀器裝置要求的不同，對含鹽量過高或被測元素含量過高的試樣，用分析用水適當稀釋后直接測定。對于被測元素的含量低于測定方法檢出限的試樣，采用適當方法富集后測定。
有機物液體試樣包括果汁，酒類，油類，有機溶劑，人體和動物的各種體液。這類試樣在各種原子光譜分析法中有些可直接進樣分析測定，需要進行測定前處理時也比有機物固體試樣簡便。對于某些水溶性有機液體（如血、尿等），可用稀酸或分析用水稀釋。油類等有機物液體試樣宜用有機溶劑稀釋，。不同有機溶劑在各種原子光譜分析方法中的效應很不相同，一般應該選擇有利于進樣和光譜干擾較小的有機溶劑為稀釋劑。采用稀釋方法測定有機物液體時，如果存在干擾效應或可檢測的元素損失等問題，則應改用上述濕法消化試樣的方法分析測定。