Orbital antywiążący – orbital molekularny destabilizujący cząsteczkę, w którym elektrony mają wyższą energię niż gdyby przebywały na swoich orbitalach atomowych. Orbitale antywiążące są oznaczane gwiazdką, np. σ* lub π*^[1].

Funkcja falowa opisująca orbital antywiążący cząsteczki AB jest wynikiem odejmowania funkcji falowych Ψ_A i Ψ_B izolowanych atomów A i B^[2]:

Ψ−AB = c_AΨ_A − c_BΨ_B

gdzie c_A i c_B to współczynniki o wartościach właściwych dla najniższej energii orbitalu

W orbitalach antywiążących prawdopodobieństwo znalezienia elektronu pomiędzy oddziałującymi atomami jest niskie, np. w cząsteczce H₂ jest ono zerowe w połowie odległości między jądrami^[2].

• Porównanie energii cząsteczek wodoru i helu
• 
  Tworzenie się cząsteczki H₂. Orbital antywiążący jest nieobsadzony.
• 
  Wzrost energii wynikający z obsadzenia orbitalu antywiążącego jest wyższy niż zysk energii wynikający z obsadzenia orbitalu wiążącego. W hipotetycznej cząsteczce helu He₂ musiałby być obsadzony zarówno orbital wiążący, jak i antywiążący, co czyni ją niestabilną^[2].