水素分子の分子軌道ダイアグラム 。 量子化学 において、分子軌道法 （ぶんしきどうほう、英 : M olecular O rbital methodMO法 」とは、原子 に対する原子軌道 の考え方を、そのまま分子 に対して適用したものである。
分子軌道法では、分子 中の電子 が原子 間結合 として存在しているのではなく、原子核や他の電子の影響を受けて分子全体を動きまわるとして、分子の構造を決定する[ 1]
この分子中の一電子波動関数である「分子軌道 」を求めるシュレーディンガー方程式 は、非常に単純な分子、例えば水素分子イオン （H2 + ）では回転楕円体座標を使って厳密に解くことができる。しかしながら、通常は分子軌道を求めるのは困難であるため、分子軌道波動関数
ψ
j
M
O
{\displaystyle \psi _{j}^{\mathrm {MO} }}
2つの水素原子の原子軌道からH2 の分子軌道（中央）が形成されることを示す分子軌道ダイアグラム 。より低いエネルギーのMOは結合性であり、2つのH核の間に電子密度が集中している。より高いエネルギーのMOは反結合性であり、それぞれのH核の背後に電子密度が集中している。
分子軌道 (MO) 理論は、原子間の結合によって生じる分子軌道を表わすために原子軌道の線形結合 （LCAO）を用いる。これらはしばしば「結合性」軌道、反結合性軌道 、非結合性軌道 に分類される。結合性軌道は任意の原子対の「間」の領域に電子密度が集中しているため、その電子密度は2つの核のそれぞれを引き付ける傾向にあり、2つの原子を互いに結び付ける[ 11] [ 11]
分子の分子軌道は分子軌道ダイアグラム で図示することができる。
分子軌道 (MO) は、シュレディンガー方程式を解くことによって得られる。この際用いる近似の程度によって、分子軌道法は大きく次の三つに分類できる。
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