Gli orbitali atomici sono i luoghi che circondano il nucleo di un atomo dove è più probabile che si trovino gli elettroni in un dato momento. È una funzione matematica che descrive il comportamento ondulatorio di un elettrone o di una coppia di elettroni in un atomo.

La parola "orbitale" è usata perché si pensava che gli elettroni si comportassero in modo simile al sistema solare, dove il nucleo è come il sole e gli elettroni orbitano come i pianeti.

Il numero di orbite atomiche in un elemento è definito dal periodo in cui l'elemento si trova. Gli elettroni si muovono tra le orbite a seconda della velocità con cui si muovono e di quanti altri elettroni ci sono.

Nella teoria atomica e nella meccanica quantistica, un orbitale atomico è un numero quantico. Ognuno di questi orbitali può essere occupato da uno o due elettroni. Il modo in cui gli orbitali sono disposti è legato alle configurazioni degli elettroni degli atomi. Sono state derivate dalle descrizioni fornite dai primi spettroscopisti di alcune linee spettroscopiche di metalli alcalini come taglienti, principali, diffuse e fondamentali.