能源作为人类社会生产与生活中不可缺少的动力，其开发利用亦不是亘古至今一成不变的，随着社会生产力的不断发展，人类对能源的利用深度和广度在不断发展和扩大。
在人类发展史上，从茹毛饮血的原始时代到当今瞬息万变的高科技原子时代，人类已经历了四个利用能源的阶段：柴草时期、煤炭时期、石油时期和多元化新能源时期。
柴草时期
在原始社会，人类在发现和学会使用火以前，主要是依靠储存在食物中的化学能取得能量。火的发现和钻木取火的利用是人类利用能源的真正开始。亦使人类在征服自然界、促进自身发展方面发生了重大飞跃。特别是在增强原始人类体质及制造铁器、陶器等生产和生活用品方面起了重大作用。
在从原始社会直到18世纪的漫长的历史年代，草木作为取火燃料一直是最主要的能源。虽然当时已有畜力、风力、水力等“新能源”的发现和利用，但还是小规模的。人们把这个漫长的能源发展的历史阶段称为柴草时期或木柴时期。这个阶段人类可利用的能源种类贫乏，所用能源的方法也是原始落后的，生产力发展水平亦很低。
煤炭时期
随着生产的发展、人口的增长，人们需要的木材越来越多，木材资源日益紧张，特别是许多缺乏森林资源的地区，为此，人们开始努力去发现和使用各种矿物能源。首先是储量丰富的煤炭，特别是18世纪中叶随着蒸汽机的普遍使用，煤炭逐步代替柴草，成为主要的能源。这一变化过程被称为第一次能源变革。1860年，煤炭在世界能源总消费量中所占的比重只有24％，到20世纪初已增加到94％，人类进入了能源利用的第二个阶段，即以煤为主要能源的煤炭时期。
石油时期
石油的发现虽然比煤炭还早，但真正的工业化开采和应用则晚于煤炭。
比起煤来，石油的发热值更高，每公斤可达10000千卡以上（每公斤煤的发热值在4000～7000千卡），且石油比煤更便于运输和使用，环境污染也轻于煤。因此，从20世纪50年代开始，在一些国家，许多传统的烧煤设备和工厂改为使用石油和天然气。加上这一时期汽车、飞机及石油化学工业的剧增，使石油和天然气的消费量在20世纪50年代末超过了煤炭，这就是第二次能源变革，并使能源利用进入了石油时期。
多元化新能源时期
随着社会突飞猛进的发展，能源需求量亦成倍增加。世界上的常规能源——煤、油、气将逐渐枯竭和告急。能源污染日趋严重，能源问题成为世界性的危机和挑战。人类开始并被迫深入地研究能源问题和能源开发，以实现第三次能源变革——即以石油为主要能源逐步向多元化能源结构过渡，开始了对核能、太阳能、海洋能、生物质能等的开发研究与利用。并从社会、经济、环境等多角度全方位研究开发，增强能源的可持续性，这一变革在相当多的国家和地区已取得了进展和成功。能源开发的这一时期还刚刚起步，将持续今后较长的时期，今后亦将有更多的新能源被人类所认识、开发和利用。
当然，世界各地人们利用能源的过程并不是统一的，存在着地域和时间的差异，能源时期的划分也并不是绝对的，而是交叉出现的。例如，在石油时期，世界各国的能源状况也极不平衡，有些发展中国家仍以煤炭为主要能源，有些经济不发达地区还广泛使用草类和木柴。从现阶段我国各地的能源利用现状来看，煤炭和石油是我国工农业生产的重要能源，至1955年，煤炭和石油分别占我国能源总量的75.5％和16.7％。但在我国沿海地区，由于经济发达、能源短缺，已开始开发和利用核能、太阳能、风能和潮汐能等新能源。
在贫穷落后的山区农村还在使用草类、木柴、畜力等为主要能源。
人类为了生产和生活的需要，随时都在进行能量的转换和传递，人类利用能源的过程，就是能量转换和传递的过程。
天然气、石油、煤、有机物及由有机物产生的沼气、从水中产生的氢等，除一部分（虚线表示）作为化工原料使用外，绝大部分都在各种燃烧装置（如锅炉、内燃机等）中通过燃烧，把化学能转化为热能。核能则经过反应堆转换为热能。此外还可以从地热、太阳能等直接得到热能。热能除了可以被直接使用外，还可以通过热机转化为机械能，水力可以通过水轮机、风力可通过风力装置转化为机械能。
使用光电或燃料电池，可直接从太阳能或化学能得到电能。但由于经济上的原因，目前绝大部分电能都是通过机械能转化而来的。通过电动机或电炉等装置，电可以很方便地转化为机械能或热能。
人类在生产和生活过程中用量最大的能是热能、机械能和电能。我们可以按照需要把自然界中存在的能源转化为各种形式的能。目前绝大多数能源是转化为热或动力直接利用，或者通过动力机械转化为机械能或电能使用，所以在能量转换过程中，各种燃烧设备和热电设备是最重要的环节。
在任何一种能源的转换和传递过程中，都会损失一部分能量，“永动机”
是根本不可能有的。同时，能量的转化和守恒定律告诉我们，能量绝不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体传递到另一个物体。所以，这种能量的损耗，实际上不过是转换成没有被人们利用的另一种形式的能量。因此，人们必须不断采用先进的科学技术和加强经营管理的方法，把损耗降低到最低限度，提高能量转换和传递过程中的经济效益，更好地开发和利用各种形式的能源。