電子不像行星繞太陽繞原子核。它們存在於軌道中，軌道是電子最有可能出現的空間區域。軌道是一種機率分佈，而非一條路徑。軌道的形狀取決於電子的能階和亞能階。 s軌道呈球形。 p軌道呈啞鈴形。 d軌道和f軌道則較為複雜。

每個軌道最多容納兩個自旋方向相反的電子。泡利不相容原理規定，同一軌道中的兩個電子自旋方向不能相同。亞層中的軌道數量決定了它所能容納的電子數量。 s亞層只有一個軌道，可以容納兩個電子。 p亞層有三個軌道，可以容納六個電子。 d亞層有五條軌道，可以容納十個電子。 f亞層有七個軌道，可以容納十四台電子。

原子軌道的形狀決定了原子如何成鍵以及分子如何形成。軌道重疊形成共價鍵。軌道的取向決定了分子的幾何構型。軌道的能量決定了原子吸收和發射的光的顏色。光譜學就是研究這些躍遷的學科。

軌道的概念源自於量子力學，由埃爾溫·薛丁格、維爾納·海森堡等人於1920年代發展起來，取代了玻爾的固定軌道模型。軌道是一個數學函數，但它具有物理意義，描述了電子可能出現的位置。