Keskeinen ero molekyylirata- ja atomiorbitaalin välillä on se, että atomi-orbitaalit kuvaavat paikkoja, joissa elektronien löytämisen todennäköisyys on suuri atomissa, kun taas molekyyli-orbitaalit kuvaavat elektronien todennäköisiä sijainteja molekyylissä.
Sitoutuminen molekyyleihin ymmärrettiin uudella tavalla Schrodingerin, Heisenbergin ja Paul Diracin esittämien uusien teorioiden kanssa. Kun kvanttimekaniikka tuli kuvaan havaintojensa kanssa, havaittiin, että elektronilla on sekä hiukkas- että aalto-ominaisuuksia. Tämän avulla Schrodinger kehitti yhtälöt elektronin aaltoluonteen löytämiseksi ja keksi aaltoyhtälön ja aaltofunktion. Aaltofunktio (Ψ) vastaa elektronin eri tiloja.
