Kľúčový rozdiel medzi molekulárnym orbitálnym a atómovým orbitálom spočíva v tom, že atómové orbitaly popisujú miesta, kde je pravdepodobnosť nájdenia elektrónov v atóme vysoká, zatiaľ čo molekulárne orbitaly popisujú pravdepodobné polohy elektrónov v molekule.
Väzba v molekulách bola pochopená novým spôsobom s novými teóriami, ktoré predložili Schrodinger, Heisenberg a Paul Dirac. Keď sa do obrazu dostala kvantová mechanika so svojimi nálezmi, zistilo sa, že elektrón má vlastnosti častíc aj vln. S tým Schrodinger vyvinul rovnice na nájdenie vlnovej povahy elektrónu a prišiel s vlnovou rovnicou a vlnovou funkciou. Vlnová funkcia (Ψ) zodpovedá rôznym stavom elektrónu.
