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궤도함수는 전자가 핵 주위에 있을 확률이 95%인 3차원 공간으로 나타낼 수 있다.

원자궤도함수는 일반적으로 1s·2p·3d·4f 등과 같이 숫자와 문자를 써서 각각의 궤도함수에 있는 전자의 독특한 성질을 나타낸다. 여기서 숫자는 주양자수(主量子數)라고 하며 원자핵과 전자 사이의 상대적인 거리, 즉 전자의 에너지 준위(準位)를 나타낸다. 1s에 있는 전자는 원자핵에서 가장 가까운 에너지 준위를 차지한다. 2s에 있는 전자는 1s에 있는 전자보다 핵에서 멀리 떨어져 있으므로 핵에 약하게 묶여 있다.

문자 s·p·d·f는 궤도함수의 모양을 나타내며, 각운동하는 전자가 갖는 각운동량의 크기를 나타낸다. s궤도는 원자핵을 중심으로 구(球) 모양을 하고 있다. 따라서 1s궤도의 전자는 거의 항상 원자핵 주위에 위치하며 2s궤도의 전자는 1s보다 조금 큰 구 안에 있다. p궤도는 대체로 핵 양쪽에 나뭇잎을 달아놓은 모양으로 핵 부근이 잘록한 아령(啞鈴) 모양에 가깝다. p궤도에 있는 전자는 똑같은 확률로 양쪽에 나누어져 있다.

다른 궤도의 모양은 훨씬 복잡하다. 문자 s·p·d·f는 원래 원자 안의 전자 배열과 스펙트럼 사이의 관계를 모를 때 이미 스펙트럼을 샤프(sharp)·주(principal)·확산(diffuse)·기본(fundamental) 계열로 분류한 첫번째 글자이다.

바닥상태인 첫번째 에너지 준위에는 p궤도가 존재하지 않으며, 2번째 에너지 준위부터는 3가지 모양을 갖는다. 이들은 서로 수직을 이루므로 2p_x·2p_y·2p_z같이 아래 첨자를 써서 구별한다. 모든 주양자 궤도에서, 3번째 에너지 준위부터는 d궤도가 5개 4번째 에너지 준위부터는 f궤도가 7개가 있으며, d·f궤도함수는 훨씬 복잡한 모양을 하고 있다.

모든 궤도함수는 서로 스핀(spin)이 반대방향인 2개의 전자만을 가질 수 있다. 전자는 축을 중심으로 시계방향이나 반시계방향의 스핀을 가지므로 전자 하나하나를 작은 자석으로 생각할 수 있다. 궤도가 꽉 차면 전자들은 서로 반대방향의 스핀이나 반대 자성을 가진 전자끼리 짝을 이루어 더이상 극성을 띠지 않는다.