Molekularna orbitala je v bistvu pot, ki jo elektron prehodi okoli molekule. To je zelo podobno atomski orbitali, le da je molekularna orbitala pot, ki upošteva polje več kot enega jedra. Obstajata dve vrsti molekularne orbitale, vezna in protivezujoča. To je v bistvu odvisno od tega, ali se krožeči elektroni gibljejo okoli jeder v fazi ali izven faze. Molekularne orbitale so v bistvu prekrivajoče se atomske orbitale in stopnja, v kateri gredo skupaj, določa, ali se bodo atomi povezali ali ne.
Preden lahko razumemo orbitale, je pomembno poznati strukturo atoma. Protoni in nevtroni zasedajo jedro atoma, ki je zelo zgoščena posoda, ki sedi v središču atoma. Elektroni švigajo okoli zunanje strani jedra, v bistvu na enak način, kot planeti krožijo okoli sonca. Poenostavljen opis tega, kako elektroni krožijo okoli jedra, razdeli elektrone na “lupine”, ki so v bistvu veliki krogi, ki obdajajo jedro, ki lahko vsebujejo določeno količino elektronov. Tako kot pri planetarnih orbitah tudi orbitale elektronov nimajo oblike popolnih krogov.
Vsi elektroni se ne premikajo okoli atoma v nizih, urejenih krogih. Namesto tega imajo pogosto bolj nenavadne orbite in specifično orbito, ki jo imajo, opisuje teorija atomske orbite. Orbitala “s” je najpreprostejša in je v bistvu sferična orbitala. Obstajajo tudi orbitale v obliki bučice, imenovane orbitale “p”, ki so na voljo v treh različnih poravnavah. Interakcija med dvema atomskima orbitalama določa vrsto molekularne orbitale.
Ko se dva atoma povežeta, elektroni še vedno poskušajo slediti svojemu nastavljenemu orbitalnemu vzorcu, njihov položaj pa določa vrsto molekularne orbitale. Prva vrsta molekularne orbitale se pojavi, ko elektroni krožijo med obema jedrima v fazi in se na neki točki prekrivajo. To ustvari “vezno” orbitalo, ker prekrivanje elektronov intenzivira negativni naboj in znižuje potencialno energijo molekule. Zato bi bila potrebna energija, da bi jih razdelili nazaj na njihove ločene atome, atomi pa ostanejo skupaj.
Druga vrsta molekularne orbitale je, ko elektroni krožijo izven faze. To zmanjša negativni naboj, ki ga ustvarijo, kar posledično poveča celotno potencialno energijo, shranjeno v molekuli. Elektroni imajo radi nizko potencialno energijo, zato je večja verjetnost, da se bodo ločili kot orbita izven faze. Nizka potencialna energija izvenfazne orbite torej pomeni, da se atomi razcepijo in vez ne nastane.