De moderne valentiebindingstheorie is nu een aanvulling op de moleculaire orbitaaltheorie, die zich niet houdt aan het valentiebindingsidee dat elektronenparen gelokaliseerd zijn tussen twee specifieke atomen in een molecuul, maar dat zij verdeeld zijn in verzamelingen moleculaire orbitalen die zich over het gehele molecuul kunnen uitstrekken. De moleculaire orbitaaltheorie kan op een eenvoudige manier magnetische en ionisatie-eigenschappen voorspellen, terwijl de valentiebindingstheorie soortgelijke resultaten geeft maar ingewikkelder is. De moderne valentiebindingstheorie beschouwt aromatische eigenschappen van moleculen als het gevolg van spin-koppeling van de π-banen. Dit is in wezen nog steeds het oude idee van resonantie tussen Friedrich August Kekulé von Stradonitz en James Dewar structuren. De moleculaire orbitaaltheorie daarentegen ziet aromaticiteit als delokalisatie van de π-elektronen. Valentiebindingsbehandelingen zijn beperkt tot relatief kleine moleculen, grotendeels vanwege het gebrek aan orthogonaliteit tussen valentiebindingsbanen en tussen valentiebindingsstructuren, terwijl moleculaire banen orthogonaal zijn. Anderzijds geeft de valentiebindingstheorie een veel nauwkeuriger beeld van de reorganisatie van de elektronische lading die plaatsvindt wanneer bindingen in de loop van een chemische reactie worden verbroken en gevormd. In het bijzonder voorspelt de valentiebindingstheorie correct de dissociatie van homonucleaire diatomische moleculen in afzonderlijke atomen, terwijl de eenvoudige moleculaire orbitaaltheorie dissociatie voorspelt in een mengsel van atomen en ionen. Bijvoorbeeld, de moleculaire orbitale functie voor diwaterstof is een gelijk mengsel van de covalente en ionische valentiebindingsstructuren en voorspelt dus ten onrechte dat het molecuul zou uiteenvallen in een gelijk mengsel van waterstofatomen en waterstofpositieve en -negatieve ionen.
De moderne valentiebindingstheorie vervangt de overlappende atomaire banen door overlappende valentiebindingsbanen die worden uitgebreid over een groot aantal basisfuncties, hetzij gecentreerd elk op één atoom om een klassiek valentiebindingsbeeld te geven, hetzij gecentreerd op alle atomen in het molecuul. De resulterende energieën zijn beter concurrerend met energieën uit berekeningen waarbij elektronencorrelatie wordt ingevoerd op basis van een Hartree-Fock referentie-golffunctie. De meest recente tekst is van Shaik en Hiberty.