Orbitale atomowe wnoszą znaczący wkład do orbitalu molekularnego przede wszystkim wtedy, gdy spełniają kilka warunków. Powinny mieć zgodną symetrię względem elementów symetrii cząsteczki, wystarczająco nakładać się przestrzennie oraz mieć podobne energie. Formalnie oznacza to, że muszą należeć do tej samej reprezentacji nieprzywiedlnej grupy symetrii cząsteczki, co systematycznie opisuje się za pomocą symetryzowanych kombinacji liniowych orbitali atomowych (, SALC). Jeżeli różnica energii jest zbyt duża albo symetria jest niezgodna, mieszanie orbitali jest słabe i nie prowadzi do istotnej stabilizacji wiązania. Im większe jest nakładanie, tym silniejsze zwykle wiązanie, co ujmuje zasada maksymalnego nakładania.
Najprostsze oddziaływanie dwóch orbitali atomowych daje zwykle dwa orbitale molekularne. Orbital wiążący ma niższą energię i zwiększoną gęstość elektronową między jądrami, co stabilizuje układ jąder względem rozdzielonych atomów. Fizycznym źródłem tej stabilizacji jest nagromadzenie ładunku elektronowego między jądrami, który w prostym obrazie elektrostatycznym przyciąga oba jądra i obniża energię układu. Orbital antywiążący ma węzeł między jądrami i wyższą energię. Oznacza się go gwiazdką, np. σ* albo π*.