Chaque orbitale atomique est définie par un triplet (n, ℓ, mℓ) unique de nombres quantiques qui représentent respectivement l'énergie de l'électron, son moment angulaire et la projection de ce moment angulaire sur un axe donné.
Ce modèle décrit les électrons d'un atome à l'aide de quatre nombres quantiques n, ℓ, mℓ et ms, et cette nomenclature est également utilisée dans la description classique de l'état quantique des nucléons, c'est-à-dire des protons et des neutrons constituant les noyaux atomiques.
Le nombre d'orbitales atomique est calculé par le carré du nombre quantique principal : 1 2 = 1, 22 = 4, 32 = 9.
Il y a une orbitale dans une sous-couche s (l = 0), trois orbitales dans une sous-couche p (l = 1) et cinq orbitales dans une sous-couche d (l = 2).