La mecánica cuántica se aplica a la interpretación del enlace químico, introduciendo el concepto de zonas de densidad electrónica definidas por una función de onda.

• Walter Heitler (Alemania; 1904 - 1981) y Fritz Wolfgang London (Alemania; 1900 - 1954) desarrollan la teoría del enlace de valencia, por la que los átomos que constituyen una molécula se comportan de modo similar a los átomos aislados y conservan sus orbitales, modificándose sólo aquéllos que intervienen directamente en el enlace.

• Linus Carl Pauling (EE.UU.; 1901 - 1994) y John Clarke Slater (EE.UU.; 1900 - 1976) desarrollan la teoría del enlace de valencia estableciendo que los electrones se comparten entre dos átomos formando unos orbitales combinados, denominados orbitales híbridos.

• Friedrich Hermann Hund establece la teoría de los orbitales moleculares, que considera a la molécula como una unidad a la cual pertenecen todos los electrones de los átomos constituyentes.

• Robert Sanderson Mulliken (EE.UU.; 1896 - 1986) sistematiza los estados electrónicos de la moléculas (orbitales moleculares tipo "sigma", [s] o tipo "pi" [p], "enlazantes" o "antienlazantes"), interpretando con ellos numerosas propiedades físicas.