Por tanto, al cabo de una hora había dos sucesos posibles: que el átomo no hubiera emitido una partícula alfa, o que, por el contrario, sí lo hubiera hecho. El resultado de lo anterior determinaría que el gato de dentro de la caja estuviera vivo, o estuviera muerto, hecho que sólo podemos conocer abriendo la caja y comprobando el estado del gato. Esta situación, explicada con las leyes de la mecánica cuántica viene descrita de la siguiente forma:
El gato es una función de onda extremadamente compleja, que es fruto de la superposición de dos estados combinados con la misma probabilidad de que ocurra (que el gato viva, o que el gato muera). Por tanto, si aplicamos el formalismo cuántico, el gato estaría a la vez muerto y vivo, tratando dos estados indistinguibles. La respuesta instantánea que provoca este experimento es decir que abriendo la caja podremos saber lo que ha pasado, pero haciendo esto, el observador interactúa con el sistema, alterándolo y rompiendo la superposición de estados. Por tanto, sin abrir la caja, para evitar dicha superposición de estados, el gato estará vivo y muerto a la vez. Esta superposición de estados es una consecuencia de la naturaleza ondulatoria de la materia y permite explicar el comportamiento de las partículas elementales y de los átomos.