Electron không quay quanh hạt nhân như các hành tinh quay quanh mặt trời. Chúng tồn tại trong các quỹ đạo, là những vùng không gian nơi electron có khả năng được tìm thấy cao nhất. Quỹ đạo là một phân bố xác suất, không phải là một đường đi. Hình dạng của quỹ đạo phụ thuộc vào mức năng lượng và phân mức của electron. Quỹ đạo s có hình cầu. Quỹ đạo p có hình quả tạ. Quỹ đạo d và f phức tạp hơn.

Mỗi obitan chứa tối đa hai electron có spin ngược chiều nhau. Nguyên lý loại trừ Pauli cấm hai electron trong cùng một obitan có cùng spin. Số lượng obitan trong một phân lớp quyết định số electron mà nó có thể chứa. Phân lớp s có một obitan và chứa hai electron. Phân lớp p có ba obitan và chứa sáu electron. Phân lớp d có năm obitan và chứa mười electron. Phân lớp f có bảy obitan và chứa mười bốn electron.

Hình dạng của các obitan quyết định cách các nguyên tử liên kết với nhau và cách các phân tử hình thành. Sự chồng chéo của các obitan tạo ra các liên kết cộng hóa trị. Hướng của các obitan quyết định hình học phân tử. Năng lượng của các obitan quyết định màu sắc của ánh sáng mà các nguyên tử hấp thụ và phát ra. Quang phổ học là ngành nghiên cứu các quá trình chuyển đổi này.

Khái niệm về obitan xuất phát từ cơ học lượng tử. Nó được phát triển bởi Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg và những người khác vào những năm 1920. Nó đã thay thế mô hình quỹ đạo cố định của Bohr. Obitan là một hàm toán học, nhưng nó có ý nghĩa vật lý. Nó mô tả vị trí mà electron có khả năng ở đó.