大气采样的方法分为两类，一是粒子状污染物的采样，二是气体或蒸汽状污染物的采样。
(1)粒子状污染物采样。采集粒子状污染物需要过滤膜、滤膜夹、流量计、真空泵或其他抽吸装置。把这些东西装在一起，组成粉尘采样仪器，如大容量粉尘采样器和普通容量采样器。所用的过滤膜有玻璃纤维滤膜、氟化物纤维滤膜、纤维素纤维滤膜等，可根据测定对象和测定方法加以选择。选择的滤膜应满足效率高、压力损失小、不易破损、吸湿性小、不与待测物反应诸条件。如果粒子状污染物是液滴。可以用冲击式采样器取样。
(2)气体状或蒸汽状污染物采样。采集气体状或蒸汽状污染物常用的方法有直接采集法、液体采集法和固体采集法。
直接采集法是用采样袋、真空采样瓶和大型注射器直接把气体状污染物采集在容器里。塑料采样袋球胆采样袋、真空采样瓶的采样体积都在1L以上。大型注射器的采样体积一般不小于100mL。
液体采集法是依靠液体的吸收、溶解、反应等过程把气体污染物采集到液体中去的。这种采样法常用大小不同、形状不同的吸收瓶进行取样。吸收瓶应满足气体污染与吸收液接触面积大、气体停留时间长、吸收效率高等项条件。
固体采样法是通过硅胶、活性炭、硅藻土和铝矾土的吸附作用采集气体状污染物的。这种方法的优点是操作简便，试祥不发生性质变化，但选择吸附剂必须得当。