Ključna razlika med molekularno orbitalo in atomsko orbitalo je ta, da atomske orbitale opisujejo lokacije, kjer je verjetnost iskanja elektronov velika v atomu, medtem ko molekularne orbitale opisujejo verjetne lokacije elektronov v molekuli.
Vez v molekulah je bila na nov način razumljena z novimi teorijami, ki so jih predstavili Schrodinger, Heisenberg in Paul Dirac. Ko je kvantna mehanika s svojimi ugotovitvami prišla v sliko, je bilo ugotovljeno, da ima elektron lastnosti tako delcev kot valov. S tem je Schrodinger razvil enačbe, da bi našel valovno naravo elektrona, in pripravil valovno enačbo in valovno funkcijo. Valovna funkcija (Ψ) ustreza različnim stanjem elektrona.
