Orbital atom adalah daerah ruang di sekitar inti atom tempat elektron berada. Lokasi yang tepat hanya dapat diperkirakan dengan menggunakan hukum probabilitas. Orbital atom menempati daerah bola di sekitar inti dalam tiga dimensi, sehingga elektron tidak mengorbit inti seperti planet mengorbit bintang. Ada berbagai bentuk orbital juga; satu jenis yang secara simetris mengelilingi inti atom, dan jenis lain yang menyebar ke arah yang berbeda di kedua sisi inti. Setiap orbital atom, apa pun jenisnya, terletak pada tingkat energi berbeda yang memanjang lebih jauh dari inti, dengan tingkat energi terendah yang paling dekat.
Ketika tingkat energi mengelilingi inti, itu disebut orbital s, dan ketika orbital menyebar di kedua sisi, itu diidentifikasi sebagai orbital ap. Ada berbagai bentuk lain dari orbital atom, yang membantu menggambarkan sifat elektron sebagai gelombang yang mengelilingi inti. Atom dengan elektron tunggal terstruktur seperti planet dengan atmosfer, dan atom dengan banyak elektron tampaknya memiliki awan elektron yang mengelilinginya. Elektron di dekat nukleus memiliki energi yang lebih rendah, sedangkan orbital menjadi lebih kompleks pada tingkat energi yang lebih tinggi yang lebih jauh dari nukleus.
Bilangan kuantum digunakan untuk menentukan keadaan energi elektron, dan elektron mengubah tingkat energi dengan memancarkan atau menyerap energi. Pada saat tertentu, keadaan atom ditentukan dengan menganalisis konfigurasi elektronnya, yang dapat berubah saat berinteraksi dengan atom dan molekul lain di lingkungan. Ada hingga tiga orbital p di tingkat mana pun, kecuali yang pertama di sekitar nukleus, dan semakin tinggi tingkat energinya, semakin memanjang orbitalnya. Setiap orbital atom menampung dua elektron yang dibedakan berdasarkan arah putarannya.
Dalam atom yang terlibat, setiap orbital atom berinteraksi selama pembentukan molekul dan senyawa. Dalam orbital atom kombinasi linier, dua atau lebih atom dapat berbagi elektron di antara orbital masing-masing. Teori orbital atom hibridisasi menggambarkan bentuk molekul ketika itu diikat bersama oleh satu atom daripada beberapa atom. Ini dapat mencakup kombinasi orbital s dan p dan jumlah elektron juga ditunjukkan. Orbital atom setiap elektron dalam atom dipelajari oleh para ahli mekanika kuantum untuk memahami kompleksitas atom, dan bagaimana mereka berinteraksi.