اين روش در مورد مولكولهاي دو اتمي با اتمهاي ناهمگون كه اتمهاي آنها در دوره‌هاي متفاوت جدول تناوبي قرار دارند نيز به كار مي‌رود. به عنوان مثال، مولكول را بررسي مي‌كنيم. در اين مولكول چون فلوئور داراي بار هسته‌اي بيشتري نسبت به هيدروژن است،‌تراز انرژي كليه اوربيتالهاي آن پايين‌تر از تراز انرژي اوربيتال هيدروژن قرار دارد. در نتيجه انرژي اوربيتالهاي و فلوئور قابل مقايسه با انرژي اوربيتال‌ هيدروژن است. (اوربيتال فلوئور كاملاً توسط هسته جذب شده است و در تشكيل پيوند شركت ندارد.)

علاوه بر اين اوربيتال هيدروژن داراي تقارن مناسب براي تركيب با اوربيتال يا جهت تشكيل پيوند است (در اين مولكول محور ، محور مولكولي فرض شده است.) بهترين همپوشاني بين اوربيتال هيدروژن و اوربيتال فلوئور رخ مي‌دهد (از نظر انرژي اين دو اوربيتال به هم نزديكترند). از اين همپوشاني يك اوربيتال مولكولي پيوندي، و يك اوربيتال مولكولي ضدپيوندي، ايجاد مي‌گردد. اوربيتالهاي ظرفيتي ديگر فلوئور غيرپيوندي هستند و جفت الكترونها در اين اوربيتالها جاي مي‌گيرند. به اين ترتيب ساختمان الكتروني مولكول به صورت زير خواهد بود:

براي مولكولهاي دو اتمي مثل و ، همين نوع اوربيتالهاي مولكولي، اما با كمي تغيير، تشكيل مي‌شوند.

چون با هم الكترون است (هر دو مولكول ده الكترون والانس دارند)، نمودار تراز انرژي اوربيتال مولكولي ، مشابه با است. بنابراين مرتبه پيوند در كربن مونوكسيد، سه است. انرژي تفكيك پيوند در مولكول تقريباً هم‌اندازه انرژي تفكيك پيوند در مولكول است.

پيشتر گفته شد كه ترسيم ساختار لوويس براي مولكولهايي كه تعداد الكترون آنها فرد است، ناممكن است. نيتروژن اكسيد، ، چنين مولكولي است. زيرا پنج الكترون والانس از سوي اتم و شش الكترون والانس از سوي اتم به اشتراك گذارده شده‌اند، كه تعداد كل الكترون را به يازده مي‌رساند. نمودار تراز انرژي اوربيتالهاي مولكولي ، در شكل مقابل نشان داده شده است. چون در اين نمودار، هشت الكترون پيوندي و سه الكترون ضدپيوندي نشان داده شده‌اند، مرتبه پيوند در ، يا است. نيتروژن اكسيد پارامغناطيسي است، زيرا مولكول يك الكترون جفت نشده در اوربيتال دارد.