与多原子分子电子结构和电子带系光谱相关联的问题尤为复杂。在研究多原子分子电子态时,一般也是采用玻恩-奥本海默近似(见双原子分子电子态),即把分子中电子运动和分子的振动、转动分开。由分子中的电子按最低能量状态填充时的组态可以得知分子的基态。电子激发后可以形成一系列激发态。根据电子总自旋量子数的取值可以形成多重性不同的激发态。通常用符号 塣表示分子基态,多重性与基态相同的激发态按能量增大的次序,用Ä、愌、愖、…表示;不同多重性的激发态按能量增大的次序,用?、愋、愖、…表示。每个电子态内还包含许多振动态和转动态,分子可以激发到任何可能的振动转动能级。分子的总能量是电子能量、振动能量和转动能量之和。用谱项表示时写成
在进一步的近似中还需要考虑电子角动量和转动角动量的相互作用以及振动转动的相互作用。