在自然界中，能源可以採取幾種不同的形式存在：熱，電，輻射，化學能等。許多這些形式可以很容易轉化為另一種的幫助下，如利用裝置；從化學能到電能使用的電池。但我們大多數現有的能源來自於太陽。巨大潛在的能源闡述可由著名的公式E = mc2所表示。
現代能源一般可分為兩類：可再生能源和可替代能源。
能源與環境
能源資源的消耗需要資源，並且會對環境具有影響。許多發電廠燃燒煤炭、石油或天然氣來發電能作為能源的需求。雖然燃燒這些化石燃料可以馬上供應電力，但是會產生的空氣污染物包括二氧化碳（CO 2），二氧化硫和三氧化硫（SOX）和氮氧化物（NOx）。二氧化碳是一種重要的溫室氣體而被認為對全球暖化影響的加快負起責任。燃燒礦物燃料發電也釋放微量金屬如鈹，鎘，鉻，銅，錳，汞，鎳，銀到環境中，也作為污染物。
因此一些環保人士提倡使用可再生能源，普遍認為，最有效的辦法就是保護環境，節約能源避免擴大使用能源，從而導致環境被破壞。
能源危機
因為能源供應短缺或是價格上漲而影響經濟。這通常涉及到石油，電力或其他自然資源的短缺。經濟和政治不穩定也可能導致能源危機，像是1973年的石油危機和1979年的石油危機。當全球石油開採率達到最高（即石油峰值）可能會促成另一能源危機。
國際能源機構
1974年成立的已開發國家能源論壇性組織。由澳大利亞、加拿大、比利時、丹麥、法國、德國等23個國家所組成。成員國政府在發生石油危機中，合作協調能源政策，分享能源供應。並借發展替代能源，解決能源結構中的供需問題和環境問題。
核能的發展
核能發電是核能的主要應用方面，1950年代末至80年代中是世界核電開始快速發展的時期。人們利用核分裂釋放出的熱量進行供熱及發電的技術。核子工業會產生放射性廢料，低階放射性廢料要監測約300年，待其放射性逐漸降低後可以確定其安全穩定性；而放射性較強的高階放射性廢料，則需要搭配較長時間的妥善管理及處置，以待其放射性衰減到與背景輻射相當的程度。
太陽能技術的應用
太陽能是指主要用於實際目的利用太陽光輻射。然而，除了地熱能和潮汐能以外，所有其他的可再生能源都是來源自太陽的能量。
太陽能技術被廣泛定性為被動的或主動的方式來捕獲，轉換和分配太陽光。主動式太陽能技術，利用太陽能光電板，泵，風機將陽光轉換為有用的輸出。被動式太陽能技術，包括選擇材料具有良好的熱性能，設計，自然空氣流通的空間，並按照太陽來安排的建築物的位置。主動式太陽能技術，增加能源供應，被認為是供應端的技術；而被動式太陽能技術，減少替代資源的需要，通常被認為是需求端的技術。
利用太陽能的方法主要有：
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利用便宜的鏡子將陽光反射至昂貴高效能太陽能電池（但需要注意散熱），可以減低發電成本
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使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量把水加熱
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利用太陽光的熱量加熱水，並利用熱水發電
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利用太陽的熱能來進行吸附式製冷
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透過機械及硬體設備來收集及傳送太陽能的熱量，以供應暖氣設備。可分為主動式太陽能加熱系統及被動式太陽能加熱系統
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利用太陽能的熱量來驅動斯特林發動機
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利用太陽能加熱鹽類，再用鹽類儲存的熱量發電（在夜間仍會繼續發電）
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將吸收太陽能熱量的系統整合於太陽能電池上，降低成本。
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集中太陽能於定點製造龍捲風，利用龍捲風來做高效能的風力發電
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利用太陽能作為熱源進行海水淡化
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能源作物也是一種太陽能
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太空太陽能轉換電能儲存，輸送到地面電能接收站，訊號接收站
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根據環境與環境太陽日照的長短強弱，可移動式和固定式太陽能利用網
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太陽能運輸（汽車、船、飛機...等）、太陽能公共設施（路燈、紅綠燈、招牌...等）、建築整合太陽能（房屋、廠房、電廠、水廠...等）
直到近期，太陽能還只能小規模使用，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題。但是太陽電池在為人造衛星提供能源方面得到了很好的應用，而且在一些情況下，太陽能發電已經有經濟競爭力；現在太陽能的成本已經在許多市場達到電網平價。