前线分子轨道理论（英语：Frontier molecular orbital theory）是分子轨道理论的一种具体应用，阐述HOMO/LUMO（最高占用分子轨道/最低未占分子轨道）对分子特性的影响。该理论最早是由福井谦一于1952年提出的。尽管在最初遭到了批评，但福井谦一因对反应机理的贡献，与罗德·霍夫曼分享了1981年的诺贝尔化学奖。福井谦一的主要贡献在前线分子轨道方面，特别是HOMO和LUMO对反应机理的影响。这些理论能够较好地解释分子轨道对称守恒原理的结论。
福井谦一发现，通过HOMO/LUMO可以近似地判断出反应性。这一理论主要是基于双分子反应的分子轨道理论观察得出的三个条件：
据此，前线轨道理论将两种反应物的反应性简化为HOMO和LUMO的判断。它能够解释分子轨道对称守恒原理对热环化反应的预测，可将判断依据概括为：
(4q+2)s指芳香性、同面的电子体系数目；(4r)a指反芳香性、异面的电子体系数目。若两者之和为奇数，则反应在热力学上是可以进行的。
环加成反应是一种同时形成至少两个新键的反应，反应中至少两个链分子加成到环上。这些反应中，典型的过渡态包含电子在连续的环中移动，即周环反应。可用分子轨道对称守恒原理预测这些反应，因此也能用前线轨道理论进行估算。
顺丁烯二酸酐和环戊二烯之间的狄尔斯-阿德耳反应根据分子轨道对称守恒原理是可以进行的，因为同面有六个电子移动、异面没有电子移动。(4 + 2)s为1，(4)a为0，所以反应在热力学上可以进行。
前线轨道理论还发现，通过预测立体选择性，本反应是可以进行的，并且能得出更多结论，这是分子轨道对称守恒原理没有交代的。本反应属于反应，可以被简化视作丁二烯和乙烯的反应，丁二烯的HOMO和乙烯的LUMO都是反对称的，意味着反应可以进行。*
+ 2同面体系，无4r异面体系，因此对旋过程在热力学上是被分子轨道对称守恒原理允许的。
σ键的HOMO和π键的LUMO在分子轨道理论中占有重要地位。如果开环是经对旋过程，则反应产物出现丁二烯的HOMO。和σ迁移反应的离子相同，π体系从LUMO转化为HOMO，反应是可以进行的。
