Potencijalna energija, pohranjena energija koja ovisi o relativnom položaju različitih dijelova sustava. Opruga ima više potencijalne energije kada se komprimira ili rasteže. Čelična kugla ima više potencijalne energije podignute iznad zemlje nego što je ima nakon pada na Zemlju. U podignutom položaju sposoban je učiniti više posla. Potencijalna energija je svojstvo sustava, a ne pojedinog tijela ili čestice; sustav, koji se sastoji od Zemlje i uzdignute kugle, ima, na primjer, više potencijalne energije jer su dvije dalje razdvojene.
Potencijalna energija javlja se u sustavima s dijelovima koji djeluju na sile veličine koje ovise o konfiguraciji ili relativnom položaju dijelova. U slučaju sustava Zemaljska kugla, sila gravitacije između njih ovisi samo o udaljenosti koja ih razdvaja. Posao odijeljen dalje, ili podizanje lopte, dodatnu energiju prenosi u sustav, gdje se ona pohranjuje kao gravitacijska potencijalna energija.
Potencijalna energija uključuje i druge oblike. Energija pohranjena između ploča nabijenog kondenzatora je električna potencijalna energija. Ono što je općenito poznato kao kemijska energija, sposobnost neke tvari da djeluje ili da razvija toplinu mijenjajući sastav, može se smatrati potencijalnom energijom koja proizlazi iz međusobnih sila njegovih molekula i atoma. Nuklearna energija je također oblik potencijalne energije.
Potencijalna energija sustava čestica ovisi samo o njihovoj početnoj i konačnoj konfiguraciji; neovisna je o putu kojim čestice putuju. U slučaju čelične kugle i Zemlje, ako je početni položaj lopte razina tla, a krajnji položaj 10 stopa iznad zemlje, potencijalna energija je ista, bez obzira na to ili na koji je način kugla podignuta. Vrijednost potencijalne energije je proizvoljna i u odnosu na izbor referentne točke. U gore navedenom slučaju, sustav bi imao dvostruko više potencijalne energije kada bi početni položaj bio dno rupe duboke 10 stopa.
Gravitaciona potencijalna energija blizu Zemljine površine može se izračunati množenjem težine predmeta s njegovom udaljenošću iznad referentne točke. U vezanim sustavima, poput atoma, u kojima su elektroni zadržani pomoću električne sile privlačenja jezgrama, nulta referenca za potencijalnu energiju je udaljenost od jezgre toliko velika da se električna sila ne može otkriti. U ovom slučaju, vezani elektroni imaju negativnu potencijalnu energiju, a oni koji su jako udaljeni imaju nultu potencijalnu energiju.
Potencijalna energija može se pretvoriti u energiju pokreta, koja se naziva kinetička energija, i zauzvrat, u druge oblike, poput električne energije. Tako voda iza brane teče do nižih razina kroz turbine koje okreću električne generatore, proizvodeći električnu energiju plus neku neupotrebljivu toplinsku energiju koja je posljedica turbulencije i trenja.
Povijesno se potencijalna energija uključivala s kinetičkom energijom kao oblikom mehaničke energije tako da se ukupna energija u gravitacijskim sustavima mogla izračunati kao konstanta.
