Kluczowa różnica między teorią orbitali molekularnych a teorią wiązań walencyjnych polega na tym, że teoria orbitali molekularnych opisuje formowanie się orbitali molekularnych, podczas gdy teoria wiązań walencyjnych opisuje orbitale atomowe.
Różne cząsteczki mają inne właściwości chemiczne i fizyczne niż pojedyncze atomy, które połączyły się, tworząc te cząsteczki. Aby zrozumieć te różnice między właściwościami atomowymi i molekularnymi, konieczne jest zrozumienie tworzenia się wiązań chemicznych między kilkoma atomami w celu utworzenia cząsteczki. Obecnie do opisu wiązania kowalencyjnego i struktury elektronowej cząsteczek używamy dwóch teorii mechaniki kwantowej. Są to teoria wiązań walencyjnych i teoria orbitali molekularnych.