En atomorbital är inom kvantfysiken en vågfunktion för en elektron i en atom. Dessa orbitaler liknar mycket de exakta lösningarna av schrödingerekvationen för väteatomen. Ordet "orbital" ersätter ordet "bana" (engelska: orbit) som användes i Bohrs atommodell och i den halvklassiska gamla kvantmekaniken av Sommerfeld. Istället för en bana som beskriver en partikels rörelse representerar orbitaler stående vågor.