इलेक्ट्रॉन सूर्य के चारों ओर ग्रहों की तरह नाभिक की परिक्रमा नहीं करते। वे कक्षीय क्षेत्रों में विद्यमान होते हैं, जिन्हें अंतरिक्ष के वे क्षेत्र कहते हैं जहाँ इलेक्ट्रॉन के पाए जाने की सबसे अधिक संभावना होती है। कक्षीय एक प्रायिकता वितरण है, पथ नहीं। कक्षीय का आकार इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तर और उपस्तर पर निर्भर करता है। s कक्षीय गोलाकार होता है। p कक्षीय डम्बल के आकार का होता है। d और f कक्षीय अधिक जटिल होते हैं।

प्रत्येक कक्षक में विपरीत स्पिन वाले अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अनुसार, एक ही कक्षक में दो इलेक्ट्रॉनों का स्पिन समान नहीं हो सकता। एक उपस्तर में कक्षकों की संख्या यह निर्धारित करती है कि उसमें कितने इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। एक s उपस्तर में एक कक्षक होता है और उसमें दो इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक p उपस्तर में तीन कक्षक होते हैं और उसमें छह इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक d उपस्तर में पाँच कक्षक होते हैं और उसमें दस इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक f उपस्तर में सात कक्षक होते हैं और उसमें चौदह इलेक्ट्रॉन होते हैं।

ऑर्बिटल्स की आकृतियाँ यह निर्धारित करती हैं कि परमाणु कैसे बंध बनाते हैं और अणु कैसे बनते हैं। ऑर्बिटल्स के अतिक्रम से सहसंयोजक बंध बनते हैं। ऑर्बिटल्स का अभिविन्यास आणविक ज्यामिति निर्धारित करता है। ऑर्बिटल्स की ऊर्जा उन प्रकाश के रंगों को निर्धारित करती है जिन्हें परमाणु अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं। स्पेक्ट्रोस्कोपी इन संक्रमणों का अध्ययन है।

ऑर्बिटल की अवधारणा क्वांटम यांत्रिकी से आती है। इसे 1920 के दशक में इरविन श्रोडिंगर, वर्नर हाइजेनबर्ग और अन्य लोगों द्वारा विकसित किया गया था। इसने स्थिर कक्षाओं के बोहर मॉडल का स्थान लिया। ऑर्बिटल एक गणितीय फलन है, लेकिन इसका भौतिक अर्थ भी है। यह बताता है कि इलेक्ट्रॉन कहाँ स्थित होने की संभावना है।