I flammeemissionsspektroskopi indføres en prøve, der indeholder elementer af interesse, i en flamme, hvilket får atomerne til at blive forladt til højere energiniveauer. Når disse forladte atomer vender tilbage til deres grundtilstand, udsender de lys med karakteristisk bølgelængde. Det udsendte lys adskilles ved hjælp af et spektrometer, og tilstedeværelsen og koncentrationen af elementer i prøven kan bestemmes ved at identificere og måle intensiteten af specifikke emissionslinjer.