Obliko molekul in nastajanje enojnih (σ-vezi), dvojnih in trojnih (π-vezi) razloži teorija hibridizacije. Hibridizacija je računski postopek, s katerim dobimo iz nekega števila atomskih orbital enako število novih - hibridnih orbital. Pri ogljikovem atomu pri hibridizaciji sodelujejo  atomske orbitale  2s in 2p.  Možne so tri kombinacije:

1. sp³-hibridizacija - po obliki in energiji se izenačijo 2s orbitala in tri 2p-orbitale. Nastanejo štiri sp³-hibridne atomske orbitale, ki so usmerjene v oglišča  tetraedra. V vsaki sp³-orbiltali je po ene elektron.

2. sp²-hibridizacija - po obliki in energiji se izenačijo 2s orbitala in dve 2p-orbitali.  Nastanejo tri sp² -hibridne atomske orbitale, ki so usmerjene v oglišča trikotnika. Ena 2p-orbitala pa je nehibridizirana. V vsaki od sp²-hibridnih orbital in v 2p-orbitali je po en elektron.

3. sp-hibridizacija - po obliki in energiji se izenačita 2s-orbitala in ena 2p-orbitala. Nastaneta dve sp-hibridni atomski orbitali, ki sta usmerjeni pod kotom 180^o, linearno. Dve 2p-orbitali osteneta nehibridizirani. V obeh sp-hibridnih orbitalah in 2p-orbitalah je po en elektron.

S čelnim prekrivanjem hibridnih orbital enega ogljikovega atoma z orbitalami drugih atomov, nastaja enojne sigma-vez, σ-vez.

Z bočnim prekrivanjem nehibridnih p-orbital razložimo nastajanje dvojnih ali trojnih pi-vezi, π-vez.