Dal punto di vista fisico l'energia è un qualcosa che non si crea ne si distrugge ma si trasforma, è la capacità di un sistema di compiere lavoro. L'unità di misura dell'energia è il joule (simbolo: J), chiamata così in onore di James Prescott Joule e dei suoi esperimenti sull'equivalente meccanico del calore.

Un joule equivale a 1 newton * metro.

La parola energia deriva dal tardo latino energīa, a sua volta dal greco "energheia", usata da Aristotele nel senso di azione efficace, composta da en, particella intensiva, ed ergon, capacità di agire.

L'energia esiste in varie forme, ognuna delle quali possiede una propria equazione dell'energia. Alcune delle più comuni forme di energia sono le seguenti:

• energia meccanica
• energia cinetica
• energia potenziale
• energia termica
• energia elettrica
• energia chimica
• energia nucleare

L'origine principale di energia che viene trasformata è quella del sole che trasforma l'energia proveniente dall'idrogeno, di cui è composto, in energia radiante e luminosa. L'energia solare accumulata dalle piante e dagli animali nelle trasformazioni di fissazione del carbonio, si è depositata nelle ere geologiche in giacimenti fossili di carbone, gas naturale e petrolio.

L'uso indiscriminato dell'energia fossile, accumulata in migliaia di anni mediante processi lentissimi e non replicabili, sta portando ad un rapido ed inarrestabile depauperamento delle risorse con la conseguenza che verso l'anno 2020 i giacimenti di petrolio potrebbero prosciugarsi completamente. Inoltre l'uso dei combustibili fossili produce anidride carbonica che immessa nell'ambiente aumenta l'effetto serra con aumento costante della temperatura e conseguenze disastrose nel lungo periodo.

Nel duplice tentativo di migliorare le condizioni ambientali del pianeta e di far fronte alla ormai imminente scarsezza dei combustibili fossili, si stanno sperimentando con discreto successo fonti alternative di energia, pulite ed inesauribili. Tali fonti rinnovabili si basano sull'energia solare, sull'energia termica contenuta all'interno della terra e sull'energia gravitazionale accumulata dai movimenti del pianeta. Dal sole è possibile derivare accumuli d'acqua per produrre energia idroelettrica, il vento per l'energia eolica, l'irraggiamento per l'energia fotovoltaica, solare termica e termodinamica e per il tramite della fotosintesi clorofilliana,energia dalle biomasse. Dal calore contenuto all'interno della terra è possibile produrre energia geotermica. Dall'energia gravitazionale (interazione terra-luna) è possibile produrre energia dalle maree.

Un'altra fonte di energia pulita, ancora in fase di studio, è quella derivante dalla fusione dell'idrogeno, ma gli sviluppi applicativi ancora appaiono lontani.

Con l'obiettivo di ridurre l'effetto serra, molti Stati hanno siglato un protocollo a Kyoto nel 1977, impegnandosi a finanziare la ricerca e lo sviluppo delle energie rinnovabili.