結構和形狀
d軌道從主量子數n=3開始出現，最小的d軌道是3d軌道，也就是說1d、2d軌道不存在，當角量子數為2時，其軌道為d軌道，主量子數不可小於三，對應於五個磁量子數2、1、0、-1、-2，在3d軌道中，有五個能量相同的3d軌道，同樣的，主量子數為4以上時也有五個4d軌道，因此，每個殼層都有五個d軌道。在存在的五個d軌道中，有四個形狀相同，但方向不同。4d、5d、6d軌道可視為性質與3d軌道相似，只是大小比較大，其與p軌道類似，也有“正負性”，這些“正負性”變化在原子軌道彼此形成化學鍵時非常重要。
d軌道一樣有波節面，類似於p軌道的形式，但d軌道中間的部分較特別，是一個環狀結構像外的波，但電子出現機率和s軌道相反，例如4d軌道的中間部分：在靠近原子核之處電子出現機率幾乎是0，然後開始增加，出現一個較高電子出現機率的環狀區域，但繼續向外看之後，隨即降為0，接著又增加，出現一個更大的較高電子出現機率的環狀區域，然後在距離原子核甚遠的地方又為0，而上下的雙啞鈴形的結構則與p軌道相同。
性質
d軌道有能級交錯現象。例如，3d的能量似乎應該低於4s，而實際上E>E。按能量最低原理，電子在進入核外電子層時，不是排完3p就排3d，而是先排4s，排完4s才排3d。
d軌道在半填滿和全填滿時較穩定，因此，許多過渡金屬傾向於失去d軌道的電子直到其成為半填滿為止，如鐵，原價電子組態為3d4s，失去s軌道後還會再放出1個d軌道電子，使其成為Fe，組態為：3d，此時d軌道半填滿，因此Fe較穩定，這也是為何Fe離子傾向於變成Fe離子的原因 。
d區元素
d區元素是指這些元素中具有最高能量的電子是填在d軌道上的，是元素周期表中的副族元素，即第3至第12族元素。這些元素有時也被稱作過渡金屬。在周期表中，過渡金屬的價軌道是d軌道，除了內過渡金屬，另外，除了前三周期之外，大部分的非金屬的價殼層之d軌道是填滿的 。
