Atominė orbita yra erdvės sritis aplink atomo branduolį, kurioje yra elektronas. Tikslią vietą galima nustatyti tik apytiksliai naudojant tikimybių dėsnius. Atominės orbitos užima sferines sritis aplink branduolį trimis matmenimis, todėl elektronai aplink branduolį neskraido taip, kaip planeta skrieja aplink žvaigždę. Taip pat yra įvairių orbitų formų; vieno tipo, kuris simetriškai supa atomo branduolį, o kitą, kuris plinta skirtingomis kryptimis abiejose branduolio pusėse. Kiekviena atominė orbita, neatsižvelgiant į jos tipą, yra skirtinguose energijos lygiuose, kurie tęsiasi toliau nuo branduolio, o žemiausias energijos lygis yra arčiausiai.
Kai branduolį supa energijos lygis, jis vadinamas s orbita, o kai orbita sklinda iš abiejų pusių, ji identifikuojama kaip ap orbita. Taip pat yra įvairių kitų atominių orbitų formų, kurios padeda apibūdinti elektronų, kaip branduolį supančių bangų, prigimtį. Atomai, turintys vieną elektroną, yra sudaryti kaip planeta su atmosfera, o atomai su daugybe elektronų, atrodo, juos supa elektronų debesis. Elektronai, esantys šalia branduolio, turi mažesnę energiją, o orbitos tampa sudėtingesnės esant aukštesniam energijos lygiui toliau nuo branduolio.
Kvantinis skaičius naudojamas elektronų energijos būsenoms apibrėžti, o elektronai keičia energijos lygį išskirdami arba sugerdami energiją. Bet kuriuo momentu atomo būsena nustatoma analizuojant jo elektronų konfigūraciją, kuri gali keistis sąveikaujant su kitais aplinkos atomais ir molekulėmis. Bet kuriame lygyje yra iki trijų p orbitalių, išskyrus pirmąją aplink branduolį, ir kuo didesnis energijos lygis, tuo orbita yra pailgesnė. Kiekviena atominė orbita turi du elektronus, kurie skiriasi jų sukimosi kryptimi.
Dalyvaujančiuose atomuose kiekviena atominė orbita sąveikauja formuojant molekules ir junginius. Linijinėse atominėse orbitalėse du ar daugiau atomų gali dalytis elektronais tarp kiekvienos iš jų orbitų. Hibridizacijos atominių orbitų teorija apibūdina molekulės formą, kai ji yra sujungta vienu atomu, o ne keliais. Tai gali apimti s ir p orbitalių derinį, taip pat nurodomas elektronų skaičius. Kiekvieno elektrono atominę orbitalę atome tiria kvantinės mechanikos ekspertai, kad suprastų atomų sudėtingumą ir jų sąveiką.