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La primera aplicación de la mecánica cuántica a un sistema químico fue desarrollada por los físicos alemanes Walter Heitler y Fritz London en 1927, y se convirtió en la base para los tratamientos posteriores del tema. En este trabajo los autores utilizan una técnica perturbacional para resolver la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo de una función de onda electrónica construida para representar la molécula de hidrógeno (H<sub>2</sub>). Para elaborar tal función de onda, el sistema se concibe compuesto de dos núcleos y dos electrones completamente separados. Sobre esta base, la función de onda se representa como sigue:
<center>Ψ = Ψ<sub>''a''</sub>(1) Ψ<sub>''b''</sub>(2)</center>
donde 1 y 2 representan los electrones y [[File:image006fq.gif]] Ψ<sub>''a''</sub> y [[File:image008fq.gif]] Ψ<sub>''b''</sub> denotan las funciones de onda atómicas del hidrógeno en el estado basal (1''s'') para los núcleos ''a'' y ''b'' respectivamente. Debido a que los electrones son partículas indistinguibles y cumplen con el principio de exclusión de Pauli, existiría también una segunda posibilidad equivalente para representar la molécula en la cual los electrones cambian de núcleo al cual se encuentran asociados:[[File:image010fq.gif|<center>Ψ = Ψ<sub>''a''</sub>(2) Ψ<sub>''b''</sub>(1)</center]]> Estas dos posibilidades son dos descripciones igualmente aceptables del sistema, de modo que la mejor forma de representar la molécula de H<sub>2 </sub>es mediante una combinación lineal de las dos posibilidades:[[File:image012fq.gif|<center>Ψ = Ψ<sub>''a''</sub>(1) Ψ<sub>''b''</sub>(2) + Ψ<sub>''a''</sub>(2) Ψ<sub>''b''</sub>(1)</center]]> Al resolver esta ecuación para encontrar la energía del sistema enlazado, se encontró que en el enlace del hidrógeno molecular hay un fuerte componente electrostático, pero la mayor parte de la energía provenía de la naturaleza mecánico cuántica del sistema, que fue descrita como una energía de intercambio o de resonancia, la cual corresponde al intercambio de los dos electrones tal como se describe en el enfoque EV. Si bien es posible diseñar estructuras de Lewis que representen las posiciones de los electrones en las moléculas, de acuerdo con la mecánica cuántica el estado real de la molécula es un híbrido entre diferentes estructuras resonantes clásicamente ligadas y, por tanto, se representa como una superposición de los estados correspondientes a tales estructuras clásicas. Sin embargo, la EV no queda al margen de la química estructural, porque cada término de la función de onda corresponde a una estructura química definida. El trabajo de Heitler y London fue considerado como la demostración de la base mecánico cuántica del enlace químico. De acuerdo con Harris (2008), este trabajo ha constituido la base del argumento según el cual la química puede ser teóricamente reducida a la física. Pese a la amplia aceptación del trabajo inicial de Heitler y London, Linus Pauling fue el responsable de popularizar el enfoque EV dentro de la química. En particular, la generalización a las moléculas poliatómicas se debió a los trabajos de Pauling, John C. Slater, Henry Eyring, Michael Polanyi y George Wheland.