自從原子熒光現象發現以來，已觀察到多種原子熒光光譜的類型。一般來說，應用在分析上最基本的形式有共振熒光，非共振熒光，敏化熒光和多光子熒光等。在原子熒光光譜分析中，共振熒光是最重要的測量信號，其應用最為普遍。當采用高強度的激發光源（如激光）時，所有的非共振熒光，特別是直躍線熒光也是很有用的。由于敏化熒光和多光子熒光的強度很低，在分析中很少應用。在實際的分析應用中，非共振熒光比共振熒光更具優越性，因為此時激發光波長與熒光波長不同，可以通過色散系統分離激發譜線，從而達到消除嚴重的散射光干擾的目的。另外，通過測量那些低能級不是基態的非共振熒光光譜線，還可以克服因自吸效應所帶來的影響。
原子熒光光譜儀基本組成包括進樣系統，（氫化物發生系統），原子化器，光學系統，檢測系統，數據處理系統。為了避免激發光源的輻射被檢測，光照輻射和熒光檢測軸成直角。各種儀器組裝雖多少有些變動，但儀器結構已是至今制造各種原子熒光系統的基礎。
原子熒光光譜儀分為色散型和非色散，兩類儀器的差別在于有色散儀器光學系統多了一個單色器，而非色散型儀器在檢測器只需加一個光學濾光片，而對于僅檢測日盲區內元素的儀器甚至連光學濾光片都不需要。光源與檢測部件不在一條直線上，而是90°直角，而避免激發光源發射的輻射對原子熒光檢測信號的影響。目前，我國生產的氫化物原子熒光光譜儀均采用非色散系統，單透鏡聚焦。
到目前為止，所發表的原子熒光測量，幾乎使用改裝的原子吸收一火焰發射分光計商品，就是使用在實驗室中試制的專用研究儀器。由實驗室試制的專用原子熒光分光計的主要優點在于：有可能為特定的原子熒光測量而單獨選擇具有最佳參數的光學和電學單元。簡單的非色散儀器的優點是設備費用較低。由于原子吸收、原子發射和原子熒光分光計的相似性，只要把各種商品分光計加以改裝，就可供原子熒光測量用。這種改裝工作通常包括：外加一個激發光源及其電源，改裝入射光學以及使用靈敏的多范圍記錄器。一些多用途的儀器，像裝有光學軌道的原子吸收儀做原子熒光測量是較方便的，因為這些儀器給使用各種附屬光學元件和取樣裝置，提供了方便。