Sự lai hóa các obitan nguyên tử là sự [[tổ hợp (toán học)|tổ hợp]] một số các [[obitan]] trong [[nguyên tử]] để được chừng ấy obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong [[không gian]].
Ví dụ: Trong phân tử CH<sub>4</sub>CH4, khi nguyên tử [[cacbon]] (C) tham gia [[liên kết]] với bốn nguyên tử H tạo thành [[phân tử]]CH<sub>4</sub>CH4 thì obitan 2s đã trộn lẫn với ba obitan 2p tạo thành bốn obitan mới giống hệt nhau gọi là bốn obitan lai hóa sp<sup>3</sup>sp3. Bốn obitan lai hóa sp<sup>3</sup>sp3 [[xen phủ]] với bốn obitan 1s của bốn [[nguyên tử]] H tạo thành bốn [[liên kết]] C - H giống nhau.
Nguyên nhân của sự lai hoá là các [[obitan hóa trị]] ở các [[lớp (sinh học)|phân lớp]] khác nhau có [[năng lượng]] và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được [[liên kết bền]] với các [[nguyên tử]] khác.