預混合火焰結構大致可分為四個區域:干燥區、蒸發區、原子化區和電離化合區。
干燥區是燃燒器靠縫隙最近的一條寬度不大、亮度較小的光帶。大部分試液在這里被干燥成固體顆粒。
蒸發區亦稱第一反應區。通常有一條清晰的藍色光帶。該區因燃燒尚不充分，溫度還不高。干燥的固體顆粒在這里被熔化、蒸發。
原子化區是緊靠蒸發區的一小薄層，燃燒完全，火焰溫度最高，是氣態原子密度較高的區域，故是火焰原子光譜法重要的光譜觀測區。
電離化合區，亦稱第二反應區。由于燃料氣在這個區充分燃燒，溫度很高，而再往外層，由于冷卻作用，火焰溫度急劇下降，導致部分原子被電離，部分原于由于產生強烈高溫化合作用而形成化合物。