Trong hóa học quỹ đạo phân tử (tiếng Anh: molecular orbital, viết tắt: MO) là hàm số toán học mô tả dáng điệu tựa như sóng của một điện tử trong một phân tử. Hàm số này có thể được sử dụng để tính toán các tính chất hóa học và vật lý như xác suất tìm electron ở bất kỳ vùng cụ thể nào.Thuật ngữ quỹ đạo được Robert S. Mulliken đề xuất năm 1932 như là viết tắt cho hàm số sóng quỹ đạo một electron [1]. Ở một mức cơ bản, nó được sử dụng để mô tả vùng không gian trong đó hàm số có biên độ đáng kể. Các quỹ đạo phân tử thường được xây dựng bằng cách kết hợp quỹ đạo nguyên tử hoặc quỹ đạo lai từ mỗi nguyên tử của phân tử, hoặc các quỹ đạo phân tử khác từ các nhóm nguyên tử. Chúng có thể được định lượng bằng cách sử dụng phương pháp Hartree-Fock hay phương pháp trường tự tương hợp (tạm dịch: SCF, self-consistent field).