1931年，化学家鲍林和物理学家斯莱脱合作从电子的波动性出发，认为波可以叠加，在碳原子成键时，电子所用的轨道不完全是原来纯粹的单一轨道，而是两个轨道经过叠加而成的“杂化轨道”，这个理论能很好地解释甲烷的四面体结构，也满意地解答了乙烯分子及其化许多分子的构型，因此获1954年诺贝尔化学奖。 莫立肯利用量子力学方法，用计算机计算了在分子内电子运动的途径，主张把轨道看成是围绕原子核散开的电子云，轨道面向空间，可以互相重叠，形成化学键，为分子轨道理论建立作出贡献，因此获1966年化学奖。 1965年，化学家伍德瓦德与霍夫曼共同提出并阐明了“各种分子在反应中总是倾向于循着（或力图保持）其轨道对称性不变的方向发展”的分子轨道对称守恒原理。
