Orbitale niezajęte (wirtualne, antywiążące) opisują stany nie zajęte przez elektrony w stanie podstawowym cząsteczki. W dużych bazach funkcyjnych przyjmują dziwne, rozmyte kształty i mogą wtedy nie mieć sensownej interpretacji.
Z orbitalem związana jest tzw. energia orbitalna (równa średniej wartości operatora Focka). Zgodnie z twierdzeniem Koopmansa, energia orbitalu HOMO (czyli najwyższego zajętego) jest zbliżona do potencjału jonizacji, a energia orbitalu LUMO (najniższego niezajętego) jest przybliżeniem energii powinowactwa elektronowego. W teorii funkcjonałów gęstości (DFT) odpowiednikiem twierdzenia Koopmansa jest twierdzenie Janaka.
Orbitale atomowe wodoru Na podstawie trzech liczb kwantowych: n, l oraz m można jednoznacznie określić funkcję falową będącą rozwiązaniem równania Schrödingera. Są to funkcje porządne, tzn. przyjmujące skończone wartości, ciągłe i jednoznaczne.
Opis orbitali łatwiej jest przeprowadzać w sferycznym układzie współrzędnych: thumb|Współrzędne sferyczne: r, φ oraz ϑ.
Orbital można opisać jako iloczyn dwóch funkcji: radialnej R (zależnej od współrzędnej r) oraz kątowej Y (zależnej od współrzędnych φ i ϑ).