Głównym źródłem energii dla naszej planety jest promieniowanie słoneczne. Szacuje się, że do Ziemi dociera średnio promieniowanie o mocy około 180000 TW. Jednak około 30% tego promieniowania jest dobijane przez atmosferę, a ponad 45% pochłaniane jest przez morza i lądy. Reszta dostarczonej w ten sposób energii jest zużywana podczas procesu fotosyntezy. To właśnie w wyniku tego procesu, rośliny zielone, z wody i substancji mineralnych, dwutlenku węgla przy udziale światła produkują substancje organiczne (głownie glukozę). Nie należy zapominać, iż paliwa kopalne, szeroko wykorzystywane przez człowieka (węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny) powstawały przez setki milionów lat ze szczątków organizmów żywych, szczególnie roślin. Tak więc to proces fotosyntezy i energia słoneczna są źródłem energii uzyskiwanej obecnie z rozmaitych surowców.

Ogromny wzrost zapotrzebowania na energię wystąpił w XIX wieku w dobie tzw. rewolucji przemysłowej. Co więcej, zapotrzebowanie to nadal się zwiększa wraz ze stopniowym unowocześnianiem i rozwojem poszczególnych krajów. Początkowo głównym surowcem, wykorzystywanym do produkcji energii był węgiel, szczególnie węgiel kamienny. W drugiej połowie XX stulecia przestał on być jednak głównym źródłem energii, szczególnie w państwach wysoko rozwiniętych. Zastąpiony został przez takie surowce jak ropa naftowa i gaz ziemny. Ropa naftowa ma tę podstawową zaletę, że jest zdecydowanie łatwiejsza w wydobyciu oraz transporcie. Jest również wydajniejsza niż węgiel. Po II Wojnie Światowej wzrosło również znaczenie gazu ziemnego, który również jest wysokokaloryczny, a także tani w wydobyciu, transporcie. Również substancje powstające przy spalaniu gazu są zdecydowanie mniej szkodliwe dla środowiska, niż produkty spalania węgla. Z czasem, ludzie zaczęli zdawać sobie sprawę z tego, że kiedyś musi nastąpić całkowite wyczerpanie złóż surowców energetycznych. Było to wystarczającym bodźcem do poszukiwania tzw. alternatywnych źródeł energii. W pierwszej kolejności zwrócono uwagę ku wykorzystaniu energii wiatru i Słońca. Elektrownie wiatrowe mają zwykle moc około 200 kW, a ich najważniejszą zaletą jest niewielka szkodliwość dla środowiska naturalnego. Mogą być jednak wykorzystywane jedynie w miejscach wietrznych. Coraz częściej, w rozmaitych urządzeniach wykorzystuje się energię słoneczna. Docierające do Ziemi promieniowanie słoneczne jest przekształcane na energię elektryczną w tzw. ogniwach słonecznych (ogniwach fotowoltaicznych). Ogniwa takie stosowane są powszechnie do zasilania niewielkich urządzeń domowego użytku (kalkulatory, lampki, itp.) a także do zasilania pojedynczych budynków. Duże znaczenie zyskały w technologii kosmicznej, między innymi jako źródło energii elektrycznej dla sztucznych satelitów, czy stacji kosmicznych. Promieniowanie słoneczne jest często również zamieniane na energię cieplną. Umieszczone na dachach budynków specjalne urządzenia podgrzewają między innymi wodę. Są też czasem wykorzystywane w rolnictwie do suszenia ziarna lub pasz.

Coraz bardziej popularne stają się w ostatnich latach elektrownie wodne. Podstawową ich zaletą jest fakt, że nie zanieczyszczają one środowiska naturalnego. Wymagają jednak odpowiedniego ukształtowania terenu i znacznego potencjału wód. Również koszty budowy elektrowni wodnych (głównie zapór) są dosyć duże, jednak późniejsza ich eksploatacja jest bez wątpienia finansowo korzystniejsza niż w przypadku „klasycznej” elektrowni cieplnej. Szacuje się, że elektrownie wodne dostarczają nawet 21% ogółu energii elektrycznej, produkowanej na świecie. W ponad trzydziestu krajach świata (głownie tych bardziej rozwiniętych) działają elektrownie jądrowe, wytwarzające ogółem około 17% energii elektrycznej na świecie. Zasadniczą zaletą elektrowni jądrowych jest ogromna wydajność stosowanych w nich paliw jądrowych (głownie promieniotwórczych izotopów uranu i toru. Elektrownie jądrowe nie emitują do atmosfery żadnych szkodliwych substancji, jak pyły, czy gazy. Podstawową trudnością jest bezpieczne składowanie odpadów radioaktywnych.

W niektórych gospodarstwach domowych i w rolnictwie od wielu lat wykorzystuje się niekiedy tzw. energie geotermiczne, występujące w postaci gorących źródeł oraz gejzerów.

W ostatnich latach zyskuje na znaczeniu wykorzystywanie do produkcji energii różnego rodzaju odpadów komunalnych, przemysłowych oraz organicznych.

Istnieją również projekty mające na celu wykorzystanie różnic temperatury wody morskiej w różnych miejscach na Ziemi. Również energia fal morskich może być wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej.

Ogólnie rzecz biorąc, w ostatnich latach obserwuje się coraz intensywniejsze badania nad zastosowaniem coraz to nowszych, alternatywnych źródeł energii, tak aby w przyszłości uniezależnić się od surowców energetycznych, które mogą ulec wyczerpaniu. Również względy ekologiczne i wzrastający stopień zanieczyszczenia środowiska naturalnego skłania badaczy do coraz szerszego wykorzystywania energii otrzymywanej w sposób nieszkodliwy dla środowiska.