Modern atom teorisi, Bohr'un gezegen modelinin yerini alan ve elektronların davranışını çok daha doğru bir şekilde açıklayan bir modeldir. Bu teoriye göre, elektronlar çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde değil, orbitallerde bulunur.
Bohr modeli, hidrojen atomunun spektrumunu açıklamakta başarılı olsa da, çok elektronlu atomları ve kimyasal bağları açıklamakta yetersiz kalmıştır. Modern atom teorisi, elektronun aynı anda hem dalga hem de parçacık özelliği göstermesi (dalga-parçacık ikiliği) üzerine kuruludur.
Bu modele göre elektronlar, çekirdek etrafında sabit bir yörünge izlemez. Bunun yerine, çekirdeğin etrafında bulut benzeri bir bölgede bulunurlar. Bu bulut, elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgeyi temsil eder. Bulutun yoğun olduğu yerler, elektronun bulunma ihtimalinin en yüksek olduğu yerlerdir.
Orbital, bir atomda bir elektronun bulunma olasılığının en yüksek (%90-95) olduğu, çekirdek etrafındaki üç boyutlu bölgeye denir. Her orbital en fazla 2 elektron bulundurabilir ve bu elektronların spinleri (dönüş yönleri) zıt olmak zorundadır (Pauli Dışlama İlkesi).
Bir atomdaki her bir elektron, dört kuantum sayısı ile tanımlanır. Bu sayılar elektronun enerjisi, bulunduğu orbital ve spin'i hakkında bilgi verir.
Modern atom teorisi, kimyasal bağların (kovalent bağ, iyonik bağ) nasıl oluştuğunu, moleküllerin geometrik şekillerini ve maddelerin manyetik özelliklerini anlamamızın temelini oluşturur. Atom altı dünyanın bu karmaşık ve olasılıksal yapısı, kimyanın ve fiziğin birleştiği noktadır.
