In qualsiasi momento, un elettrone può essere trovato a qualsiasi distanza dal nucleo e in qualsiasi direzione secondo la Principio di incertezza di Heisenberg. Il s orbitale è una regione sferica che descrive dove è possibile trovare un elettrone, con un certo grado di probabilità. La forma dell'orbitale dipende da numeri quantici associato a uno stato energetico. Tutti gli orbitali s hanno l = m = 0, ma il valore di n può variare.
Mentre i numeri orbitali (ad es. N = 1, 2, 3) indicano il livello di energia di un elettrone, le lettere (s, p, d, f) descrivono la forma orbitale. L'orbitale è una sfera attorno al nucleo atomico. All'interno della sfera ci sono gusci in cui è più probabile che si trovi un elettrone in un dato momento. La sfera più piccola è 1s. L'orbitale 2s è maggiore di 1s; l'orbitale 3s è maggiore di 2s.
L'orbitale ha una forma dumbell ed è orientato in una direzione particolare. Ad ogni livello di energia, ci sono tre orbitali p equivalenti che puntano ad angolo retto tra loro (px, py, pz). Come con l'orbitale s, l'orbitale p descrive una regione nello spazio attorno al nucleo in cui un elettrone può essere trovato con la più alta probabilità.