原子吸収分光光度計は低濃度の元素を検出することができる。これは、指定された波長光に対する原子の吸収に基づいており、光源強度、分光システムの精度、検出器の感度などの計器パラメータを最適化することで、微弱な吸光信号を効果的に捉えることができるからである。例えば、いくつかの環境モニタリングサンプルでは、鉛、カドミウムなどの重金属元素の検出に対して、サンプル中の濃度がナノグラム1リットル（ng/L）レベルまで低くても、正確に検出することができ、微量元素の分析に信頼できる手段を提供した。

原子吸収スペクトル法は指定された元素の特徴スペクトル線に対しているため、干渉は相対的に少ない。適切な火炎タイプや黒鉛炉昇温プログラムの選択、適切なスペクトル通過帯の調整などの実験条件を厳格に制御すれば、他の元素の干渉や分子スペクトルなどの背景干渉を効果的に回避することができる。同時に、標準曲線法を用いて定量を行い、すなわち一連の既知濃度の標準溶液で吸光度−濃度曲線を描き、その後、サンプルの吸光度に基づいてこの曲線上で対応する濃度を探すことにより、測定結果の正確性を保証することができる。工業生産における品質検査の一環として、原料または製品中の金属元素含有量の正確な測定に対して、原子吸収分光光度計の正確性は特に重要である。

各元素には特殊な特徴吸収スペクトル線があり、複雑な多元素のサンプル分析において選択性が高い。例えば、合金材料の分析では、合金に複数の金属元素が含まれていても、機器を設定して指定元素の特徴スペクトル線だけを検出することで、他の元素に干渉されることなく、目標元素の含有量を正確に測定することができます。この良好な選択性は、多元素同時分析または複雑なマトリックスサンプル分析において大きな利点をもたらす。

原子吸収分光光度計は、液体、固体（適切な溶解又は分解処理による）及びガス試料を含む種々のタイプの試料を分析するために使用することができる。環境科学分野では、水、土壌、空気などのサンプル中の重金属元素の分析に用いることができる、食品工業において、食品中の微量元素含有量、例えばカルシウム、鉄、亜鉛などの栄養成分及び可能な重金属汚染を検査することができる、地質探査において、岩石、鉱物中の金属元素組成を分析することができる、医薬分野では、薬物中の金属不純物の検出などに用いることができる。その広い応用範囲は、多くの業界で欠かせない分析ツールとなっている。