전자는 태양 주위를 도는 행성처럼 원자핵 주위를 공전하는 것이 아닙니다. 전자는 궤도라는 공간에 존재하는데, 이 궤도는 전자가 존재할 확률이 가장 높은 영역입니다. 궤도는 경로가 아니라 확률 분포입니다. 궤도의 모양은 전자의 에너지 준위와 부준위에 따라 다릅니다. s 궤도는 구형이고, p 궤도는 아령 모양이며, d 궤도와 f 궤도는 더 복잡한 형태를 가지고 있습니다.

각 오비탈에는 최대 두 개의 전자가 서로 반대 방향의 스핀을 가지고 들어갈 수 있습니다. 파울리 배타 원리에 따라 같은 오비탈에 있는 두 전자는 같은 스핀을 가질 수 없습니다. 부껍질에 있는 오비탈의 개수가 부껍질이 수용할 수 있는 전자의 개수를 결정합니다. s 부껍질에는 오비탈이 하나 있고 두 개의 전자를 수용할 수 있습니다. p 부껍질에는 오비탈이 세 개 있고 여섯 개의 전자를 수용할 수 있습니다. d 부껍질에는 오비탈이 다섯 개 있고 열 개의 전자를 수용할 수 있습니다. f 부껍질에는 오비탈이 일곱 개 있고 열네 개의 전자를 수용할 수 있습니다.

오비탈의 모양은 원자들이 어떻게 결합하고 분자가 형성되는지를 결정합니다. 오비탈의 겹침은 공유 결합을 형성합니다. 오비탈의 방향은 분자의 기하학적 구조를 결정합니다. 오비탈의 에너지는 원자가 흡수하고 방출하는 빛의 색을 결정합니다. 분광학은 이러한 전이 과정을 연구하는 학문입니다.

오비탈이라는 개념은 양자역학에서 유래했습니다. 1920년대에 에르빈 슈뢰딩거, 베르너 하이젠베르크 등이 개발한 이 개념은 고정된 궤도를 가정한 보어의 모형을 대체했습니다. 오비탈은 수학적 함수이지만 물리적 의미를 지닙니다. 오비탈은 전자가 존재할 가능성이 높은 위치를 설명합니다.