Ключовата разлика между молекулярната орбитала и атомната орбитала е, че атомните орбитали описват местата, където вероятността за намиране на електроните е голяма в атом, докато молекулярните орбитали описват вероятните местоположения на електрони в молекулата.
Връзката в молекулите беше разбрана по нов начин с новите теории, представени от Schrodinger, Heisenberg и Paul Dirac. Когато квантовата механика влезе в картината със своите открития, беше открито, че електрон има както свойства на частици, така и на вълни. С това Шрьодингер разработи уравнения, за да намери вълновата природа на електрона и излезе с вълновото уравнение и вълновата функция. Вълновата функция (Ψ) съответства на различни състояния на електрона.
