Ključna razlika između molekularne orbitale i atomske orbitale je ta što atomske orbitale opisuju mjesta na kojima je vjerojatnost pronalaska elektrona velika u atomu, dok molekularne orbitale opisuju vjerojatna mjesta elektrona u molekuli.
Veza na molekule shvaćena je na nov način s novim teorijama koje su iznijeli Schrodinger, Heisenberg i Paul Dirac. Kada je kvantna mehanika ušla u sliku sa svojim nalazima, otkriveno je da elektron ima svojstva i čestica i valova. Ovim je Schrodinger razvio jednadžbe kako bi pronašao valnu prirodu elektrona i smislio valnu jednadžbu i valnu funkciju. Talasna funkcija (Ψ) odgovara različitim stanjima elektrona.
