電子は惑星が太陽の周りを回るように原子核の周りを回るわけではありません。電子は軌道と呼ばれる空間領域に存在し、その領域には電子が存在する可能性が最も高いのです。軌道は確率分布であり、経路ではありません。軌道の形状は電子のエネルギー準位と副準位によって決まります。s軌道は球形です。p軌道はダンベル型です。d軌道とf軌道はより複雑な形状をしています。

各軌道には、反対のスピンを持つ電子が最大で2個まで収容できます。パウリの排他原理により、同じ軌道にある2つの電子が同じスピンを持つことは禁じられています。副殻の軌道の数によって、収容できる電子の数が決まります。s副殻には1つの軌道があり、2個の電子を収容できます。p副殻には3つの軌道があり、6個の電子を収容できます。d副殻には5つの軌道があり、10個の電子を収容できます。f副殻には7つの軌道があり、14個の電子を収容できます。

軌道の形状は、原子の結合様式や分子の形成様式を決定します。軌道の重なりによって共有結合が形成されます。軌道の向きによって分子の幾何構造が決まります。軌道のエネルギーによって、原子が吸収・放出する光の色が決まります。分光法は、これらの遷移を研究する学問です。

軌道の概念は量子力学に由来する。1920年代にエルヴィン・シュレーディンガー、ヴェルナー・ハイゼンベルクらが提唱し、固定軌道を仮定したボーアモデルに取って代わった。軌道は数学的な関数であるが、物理的な意味を持つ。それは電子がどこに存在しやすいかを示すものである。