在人类进化的过程中，多种多样的能源利用不仅为人类提供了必需的动力，而且对自然的认识和改造具有重要的意义。特别是进入20世纪，人类能源的消费增长迅速，规模空前的能源的开发利用对社会经济的发展产生了极大能量的种类与转换的作用。在这个过程中，人们对能源的认识也大大深化了。一方面，随着人们对微观世界的认识，在新材料的开发上取得的进步，增加了可利用的能量的种类，像地热能、原子能和太阳能等；另一方面，随着能源技术的不断进步，大大提高了人们对能源利用的效率，使一些传统能源放出更大的能量。
在科学上，我们经常使用“能量”这个概念。它包括热能、机械能、化学能、电能、辐射能、核能。它是19世纪初被物理学家提出来的。到19世纪中叶，物理学家们通过实验和理论的研究，进一步将能量概念精确化，并提出了能量转换与守恒原理，使人类对物质世界的运动有了更深的认识。因此，能量转换与守恒原理的确立，被誉为19世纪的三大发现之一。
人们使用的能量均来自于能源。能源就是能量之源，即能量的资源。这种资源的形式可以是物质，如石油、煤炭、天然气、铀、钍等。也可以是物质的运动，如水流（河流、海流、海浪等）、气流（风）、地热、（太阳）辐射能等。
为了对能源进行研究和利用，首先要对能源进行适宜的分类。由于人们是从不同的角度认识能源的，所以就形成了不同的分类。
首先，根据能源的形成条件，我们将能源分为一次能源和二次能源。
一次能源是自然界中可以直接利用的能源。它们包括柴草、原煤、石油、油页岩、天然气、核燃料、水流、风力、海浪和潮汐、地热、太阳能等。这些能源多为天然的，故而也被称为“天然能源”。
二次能源是人工加工后形成的能源。它们通常是从一次能源加工取得的能源，如电能、蒸汽和热水、煤炭制品（焦炭、煤气等）、石油制品（汽油、煤油、柴油等）、酒精和甲醇、氢气和液氢等。这些能源也被称为人工能源。
其次，根据能源利用的反复性，一次能源还可再分为可再生能源和非可再生能源。
可再生能源是可反复利用和不断产生的能源，如太阳能、风能、水能、海洋能、生物质能等。由于它的可再生性，这种能源可供人类长期使用，保证了人类能源利用的可持续性或永续性。
非可再生能源是一次利用后就不能再生的能源，如石油、原煤、天然气、铀等。随着人类的不断开采和利用，总有一天，非可再生能源会枯竭殆尽的。
再次，随着能源技术的不断进步，人们还对能源提出了一个相对的划分方法，即常规能源和新能源。
常规能源是指技术非常成熟的、可以大规模生产和广泛使用的能源，如石油、煤炭、天然气、水电等。从人们对这些能源的熟悉程度可以看出，将它们称为传统能源是很恰当的。
新能源是指正在开发和研究，或使用较少的能源，如太阳能、核燃料、地热能、海流能、风能、氢能、潮汐能、沼气等。
第四，由于能源的利用过程对人类生存环境产生了极大的影响，因此根据其影响可将能源划分为清洁能源和非清洁能源。
清洁能源是能源释放能量之后，其伴随的污染极小或无污染，如太阳能、水能、海流能、潮汐能、风能，以及一些气体燃料。
非清洁能源是对环境造成污染较大的能源，如煤炭、石油、油页岩、核燃料等。
最后，按能源的使用性质，还可将能源分为燃料能源和非燃料能源。所谓燃料能源是指可作为燃料使用的能源，通常将它们分为3类：矿物燃料，包括煤炭、石油、天然气等；生物燃料，包括木头、柴草、藻类、沼气、有机废物等；核燃料，包括铀、钍、钚、氘、氚等。除了核燃料利用的是原子能之外，矿物燃料和生物燃料使用的都是化学能。非燃料能源是不能作为燃料的能源，它们不是通过燃烧取得能量的，如蒸汽、电能、太阳能、风能、水能、地热能等；其能量形式较多，如机械能、热能、电能、光能等。
一般来说，在当今利用的能源中仍然是以常规能源为主，但常规能源多为不可再生能源。在近几百年世界经济的发展过程中，常规能源消耗甚大，因而造成了能源匮乏。所谓能源匮乏就是由于常规能源的过度消耗而造成的。所以，我们一方面要加强新能源的研究与开发，大力推进新能源的利用；另一方面还要加强对常规能源的技术研究，提高能源利用的效率，减少对环境的污染，保护人类的生存空间。
此外，由于许多能源还是重要的工业原料，像石油、天然气、煤炭可以生产出塑料、润滑油、化学纤维等产品，烧掉它们是非常可惜的。如果再燃烧不充分而造成污染，那才真是“败家子”呢！所以，节约能源是非常重要的研究课题。所谓节约，除了采用技术上可行和经济上合理的各种措施之外，改变人们的生活方式和增强人们的勤俭意识也具有重要的作用。我们的目标是以最小的能源消耗来满足人类生产和生活的需要。