混成軌道とは、原子が化学結合を形成する際に、新たに作られる原子軌道を指す。新たに作られる軌道は、基本となる軌道とは異なるエネルギーや形状等を持つ。混成軌道の概念は、第2周期以降の原子を含む分子の幾何構造と、原子の結合の性質の説明において非常に有用である。有機半導体用途の有機化合物においては、炭素原子の３つの混成軌道sp3、sp2、spが重要である。特に、sp2軌道は、π電子を作り出す二重結合を形成する根本の原理と考えられている。