预混合型原子化器由三个互相独立的部分组成：雾化器、雾化室和燃烧头。北京地质仪器研究所生产的GGX系列原子吸收分光光度计均采用预混合型原子化器。

雾化器的预混合型原子化器的关键部分，要求喷雾稳定，产生雾珠要尽量微细和均匀（即雾化效率要高），单位时间内导入火焰的试样量要多（提升量要大），目前的商品仪器多采用气动同心雾化器。

气动同心雾化器由一根吸样毛细管和一只喷嘴组成，毛细管和喷嘴是同心的，喷嘴与吸样毛细管之间形成环形喷口，当达到音速的助燃气流由环形喷口高速喷出时，在吸样毛细管口形成负压，使试液由毛细管吸入，从管口高速喷出，形成雾珠，高速运动的雾珠撞击球上，雾珠进一步细化。

雾化室的作用是使雾珠进一步细微化并得到一个平稳的火焰环境，雾室一般作成圆筒状，内壁具有一定锥度，下面开有一个排液口，由于雾化器产生的雾珠有大有小，在雾室中，较大的雾珠由于地球重力作用重新在室内凝结成大溶珠沿内壁流入排液口排出，小雾珠则在高速运动中使其大部份溶剂蒸发除去，形成进入火焰的微粒，在雾室内与燃气均匀混合，减少了它们进入火焰时引起的火焰扰动。

被雾化的试液微粒与燃气、助燃气均匀混合后，在燃烧器上燃烧由于火焰温度的作用，使雾珠干燥、熔融、蒸发、解离和原子化，产生大量的基态自由原子和少量激发态原子、离子和分子。为了防止燃烧器在高温下变形，燃烧器一般使用大块不锈钢制成，北京地质仪器研究所生产的GGX系列原子吸收分光光度计采用金属钛制成，燃烧器上面有一条细窄的燃烧缝，缝宽与缝长根据使用的火焰性质来决定，火焰燃烧速度快的，使用较窄的燃烧缝，反之，对于燃烧速度慢的火焰，可以使用较宽的燃烧缝。如使用空气-乙炔火焰，缝长一般为100mm，燃烧器的燃烧口之所以制成缝状，一方面为了获得较长的吸收光程，以保证原子吸收分析达到尽可能高的灵敏度，另一方面是为了避免火焰回火爆炸，保证操作。

同全消耗型原子化器相比，预混合型原子化器的优点是火焰燃烧稳定，噪声小，有效吸收光程长。缺点是试样利用率低，一般为总吸入试液的10%；试样盐份高时，盐易在雾室壁上沉积，产生“记忆效应”，同时，还易堵塞燃烧缝隙，这种原子化器易回火，在工作中必须严格按照操作规程，以保证安全。