Diferența cheie între orbitalul molecular și orbitalul atomic este că orbitalii atomici descriu locațiile în care probabilitatea de a găsi electronii este mare într-un atom, în timp ce orbitalii moleculari descriu locațiile probabile ale electronilor într-o moleculă.
Legătura în molecule a fost înțeleasă într-un mod nou cu noile teorii prezentate de Schrodinger, Heisenberg și Paul Dirac. Când mecanica cuantică a intrat în imagine cu descoperirile lor, s-a descoperit că un electron are atât proprietăți de particule cât și de unde. Cu aceasta, Schrodinger a dezvoltat ecuații pentru a găsi natura de undă a unui electron și a venit cu ecuația de undă și funcția de undă. Funcția de undă (Ψ) corespunde diferitelor stări pentru electron.
