에너지는 그 형태를 바꾸거나 물체에서 물체로 옮기거나 해도 전체 양은 변함없다는 물리법칙. 열에서 기계힘을 얻고, 운동이 열로 바뀌고, 또 열로부터 빛이 생겨난다. 수력으로 발전을 일으켜서 전기에너지를 얻는다. 그 전기는 전열기로써 열로 바뀌고 모터로 동력으로 전환할 수 있다. 그런 현상은 밝혀졌지만 그 각각의 형태인 에너지의 상관관계는 좀처럼 밝혀지지 않았었다. 줄 등은 기계힘과 발생하는 열량을 정확하게 측정하였는데 그 결과로, 차츰 그들의 관계가 밝혀지고, 1842년 마이어에 의해 에너지 보존법칙이 확립되었다. 에너지는 열, 기계력, 전기, 빛, 운동 그리고 잠재하는 위치에너지로 모습을 바꾸더라도 그 양은 늘 일정하고 증감하는 경우가 없다. 그러므로 에너지는 무에서 탄생하는 경우도 없고 소멸되는 경우도 없다는 것이 밝혀진 것이다. 정리하면, 에너지는 그 전환 과정에서 한 형태의 에너지에서 다른 형태의 에너지로 전환될 뿐이며, 에너지 전환이 일어나기 전후의 에너지의 총합은 항상 일정하게 보존된다. 이것을 에너지 보존법칙이라고 한다. 물질 및 장(場)으로 이루어진 물리학적 체계에서 가장 기본적인 물리법칙 중 하나이다. 닫힌 계가 갖는 에너지의 총합은 어떤 물리화학적 변화가 일어나도 불변한다는 것을 의미하며, 외계에서 고립되어 서로 보존력을 미치고 있는 질점계가 가지는 전(全)에너지는 운동에너지 Σ(1/2)mv2(m은 질점의 질량, v는 속도)와 질점의 위치만으로 정해지는 위치(퍼텐셜)에너지의 합으로 표시한다. 즉, 중력이나 정전기력 등 물체(또는 대전입자)에 작용하는 힘이 물체의 위치만으로 정해지는 경우에는 그 물체의 위치에너지가 감소하면 그 몫만큼 운동에너지가 증가하고, 반대로 운동에너지가 감소하면 그 몫만큼 위치에너지로 저장되어 위치에너지와 운동에너지의 합은 늘 일정하게 유지된다. 역학적 에너지 범위 안에서의 이러한 관계를 역학적 에너지보존법칙이라 하며, 이 법칙이 성립하도록 힘이 작용하는 장소(중력장 ·정전기장 ·정자기장 등)를 보존력장이라고 한다. 한편, 상대성이론에 의하면 질량과 에너지의 동등성을 고려하는 데 따라서, 그리고 양자론에 의하면 반응이 일어나는 전후에 충분한 시간차를 두고 측정한 결과에 따라서 각각 에너지 보존법칙이 성립한다는 사실을 알 수 있다.