در مکانیک کوانتومی، اربیتال به تابع موجی اطلاق می‌شود که حالت انرژی مجاز یک الکترون را در محدودهٔ فضایی اطراف هستهٔ یک اتم یا هسته‌های یک مولکول توصیف می‌کند. این تابع، که با نماد ψ (سی) نمایش داده می‌شود، یک تابع ریاضی با مقادیر مختلط است و احتمال یافتن الکترون در هر نقطه از فضا را با مربع قدر مطلق خود، یعنی ∣ψ|²، مشخص می‌نماید. بنابراین، اربیتال‌ها برخلاف مدارهای مدل بور، نه مسیر حرکت مشخص، بلکه ناحیه‌ای از فضا را نشان می‌دهند که احتمال حضور الکترون در آن بسیار بالاست.
شکل و انرژی اربیتال‌ها با سه عدد کوانتومی اصلی (n)، azimuthal (l) و مغناطیسی (m_l) تعیین می‌گردد. عدد کوانتومی اصلی، n، اندازه و سطح انرژی کلی اربیتال را مشخص می‌کند. عدد کوانتومی azimuthal یا l، که مقادیری از صفر تا ۱- n می‌پذیرد، شکل کلی اربیتال (مانند کروی، دمبلی یا پیچیده‌تر) را تعریف می‌نماید. عدد کوانتومی مغناطیسی، m_l، جهت‌گیری فضایی اربیتال را در حضور یک میدان مغناطیسی بیرونی مشخص می‌سازد. این اربیتال‌های اتمی با عناوین s، p، d و f شناخته می‌شوند که به ترتیب متناظر با مقادیر l=0، ۱، ۲ و ۳ هستند.
مفهوم اربیتال را می‌توان به مولکول‌ها نیز تعمیم داد که در این صورت به آن اربیتال مولکولی گفته می‌شود. اربیتال‌های مولکولی از ترکیب خطی اربیتال‌های اتمی اوربیتال‌های اتمی سازندهٔ مولکول به‌دست می‌آیند و توزیع الکترون‌ها را در سراسر مولکول توصیف می‌کنند. این اربیتال‌ها به دو دستهٔ پیوندی و ضدپیوندی تقسیم می‌شوند که نقش اساسی در تبیین پایداری، طول پیوند و خواص مغناطیسی مولکول‌ها ایفا می‌نمایند. بنابراین، مفهوم اربیتال، چه در سطح اتم و چه در سطح مولکول، سنگ بنای درک ساختار ماده و پیش‌بینی رفتار شیمیایی گونه‌های مختلف به شمار می‌رود.
