Al perfeccionarse el espectroscopio, se observó que las lineas en los espectros se dividían en rayas mas pequeñas que implicaban estados intermedios de energía entre los niveles propuestos por Bohr.
La teoría de Bohr tuvo éxito al explicar el comportamiento del átomo de hidrógeno, pero falló al tratar de describir el espectro de otros elementos que contienen más de un electrón.
En 1932, De Broglie propuso la naturaleza dual del electrón, esto involucraba que el electrón, además de poseer masa y viajar a velocidades cercanas a la de la luz, presentara un comportamiento ondulatorio que no podía ser explicado desde la física clásica. Así surge la física cuántica y, por ello, el modelo actual del átomo se conoce como modelo cuántico.
En 1926, Heisenberg establece que no es posible determinar la posición de una partícula tan pequeña como el electrón. Ese mismo año, Schrödinger formula una ecuación que relaciona la energía de un sistema con sus propiedades ondulatorias. A diferencia del modelo de Bohr, la solución de esta ecuación no indica la posición del electrón en términos de órbitas, sino suministra información sobre la probabilidad de encontrar el electrón en una región del espacio, a la cual se le da el nombre de orbital.
