由于每个氢原子都有1个1s轨域电子，因此，2个氢原子各用一个1s轨域的电子参与键结。在分子轨域图中，其可以表示如右图，其中左侧和右侧为原本的原子轨域、中间是键结后对应的分子轨域、左侧坐标轴的纵轴代表轨域的能量、并用箭头表示该轨域中的电子，箭头方向表示电子自旋的方向。当2个s轨域端对端重叠后，所形成的分子轨域为σ轨域，当电子填入氢气分子的σ轨域时，电子出现机率最高之处位在两个氢原子核中心连线中间的位置。相反的，两个1s轨域也有可能是以反向的方式结合，其所形成的波则互相干涉抵消，而形成反键轨域，称为σ*