基态原子获得能量而使电子从低能级跃迁到较高的能级上，使电子呈激发态。这种处于激发态的电子很不稳定，约经 10-8s ， 电子又从较高能级将多余的能量以光的形式放出，跃迁到较低能级或回到基态。原子发射光谱分析法就是研究原子由激发态回到基态过程中发射出的光的性质而建立 起来的分析方法。原子发射的光谱线的波长取决于跃迁前后两个能级间的能量差，不同元素的原子发射出的光谱线是不同的，每一种元素都有自己的特征光谱。根据 原子发射出的光谱线的波长或频率，就可以知道是何种元素发射的，这就是发射光谱定性分析的依据。而这些特征线的强度或谱线出现的数目与试样中某元素的含量 有一定的关系，根据这种关系就可进行定量分析。
由于使用激发光源的不同，原子发射光谱有激光显微发射光谱、电感耦合等离子体发射光谱等种类，目前，使用较多的是电感耦合等离子体发射光谱，其特点是：灵敏度非常高，可达 0.1-10ppm 、误差小（可控制在 1-2% 范 围内）、分析速度快，同时可对多元素检测，无需制备样品，属近于或无损分析，由于发射光谱分析是一种相对的分析法，必须要制备标样，标样没有状态限制，但 其元素含量、组织结构与测样要一致。其操作简单，等离子体为激发光源，经过蒸发、激发作用于样品上，通过计算机、摄谱仪等自动程序的处理就可记录下样品的 光谱行征并进行定量定性分析，确定元素含量。但是 ICP 也存在一些不足之处：雾化进样装置效率低；雾化器易堵塞，造成工作不稳定；氩气消耗量大，维持费用高；某些元素的灵敏度还不够高。
目前考古学中用原子发射光谱法来分析陶瓷器、金属器中的常量、微量、痕量成分，进而判定其产地制作工艺，古代人生前的某些情况。国外有学者利用原子发射光谱仪研究了 Alice Holt 和 Overwey 两地的陶片，这两处陶片从外观上看非常相似，而且两地不仅有 5km 之遥，但测量的 23 种元素却可轻易将二者区分，而且， Alice Holt 的陶片是当地粘土烧制成的。原子发射光谱在文物保护方面也有很大用途。我国学者用原子发射光谱对敦煌、秦俑、唐懿德太子墓，西安交大汉墓等出土的壁画进行了光谱定量定性分析。
