Các obitan nguyên tử (trừ obitan s) có các tính chất định hướng đặc biệt dẫn tới các loại liên kết khác nhau. Liên kết sigma (σ) là liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ nhất, do sự chồng chéo obitan của hai nguyên tử khác nhau. Một liên kết đơn thường là liên kết σ. Liên kết pi (π) thì yếu hơn và do sự chồng chéo của các obitan (hoặc d). Một liên kết đôi giữa hai nguyên tử gồm một liên kết σ và một liên kết π, và một liên kết ba gồm một liên kết σ và hai liên kết π.

Liên kết cộng hóa trị còn bị ảnh hưởng bởi độ âm điện của các nguyên tử tham gia liên kết, quyết định sự phân cực hóa học của liên kết. Hai nguyên tử có độ âm điện tương đương sẽ tạo nên liên kết cộng hóa trị không phân cực, ví dụ như H-H. Một liên kết không cân bằng sẽ tạo nên một lên kết hóa trị phân cực, ví dụ như H-Cl. Tuy nhiên phân cực còn yêu cầu sự bất đối xứng hình học, hoặc lưỡng cực khác có thể bị hủy bỏ tạo nên phân tử không phân cực.