La diferencia clave entre el orbital molecular y el orbital atómico es que los orbitales atómicos describen las ubicaciones donde la probabilidad de encontrar electrones es alta en un átomo, mientras que los orbitales moleculares describen las ubicaciones probables de los electrones en una molécula.
El enlace en moléculas se entendió de una manera nueva con las nuevas teorías presentadas por Schrodinger, Heisenberg y Paul Dirac. Cuando la mecánica cuántica entró en escena con sus hallazgos, se descubrió que un electrón tiene propiedades tanto de partícula como de onda. Con esto, Schrodinger desarrolló ecuaciones para encontrar la naturaleza ondulatoria de un electrón y se le ocurrió la ecuación y la función de onda. La función de onda (Ψ) corresponde a diferentes estados para el electrón.