In die chemie is 'n molekulêre orbitaal 'n wiskundige funksie wat die ligging en golfagtige gedrag van 'n elektron in 'n molekuul beskryf. Hierdie funksie kan gebruik word om chemiese en fisiese eienskappe te bereken, soos die waarskynlikheid om 'n elektron in 'n spesifieke omgewing naby die atoomkern te vind. Die terme atoomorbitaal en molekulêre orbitaal is in 1932 deur Friedrich Hund en Robert S. Mulliken bekendgestel om die konsep van een-elektron orbitale golffunksies te verteenwoordig. Op 'n elementêre vlak word dit gebruik om die omgewing in die ruimte waarin 'n funksie 'n beduidende amplitude het, te beskryf. In 'n geïsoleerde atoom word die orbitale elektrone se plek bepaal deur funksies wat atoomorbitale genoem word. Wanneer veelvuldige atome chemies in 'n molekule kombineer, word die liggings van die elektrone deur die molekule in sy geheel bepaal, sodat die atoomorbitale saamgevoeg word om molekulêre orbitale te vorm. Die elektrone van die samestellende atome neem hulle plekke in die molekulêre orbitale in. Wiskundig is molekulêre orbitale 'n benaderde oplossing vir die Schrödinger-vergelyking vir die elektrone naby die atoomkerne van die molekule.