Alternativni izvori energije dobivaju se iz izvora koji ne troše prirodne resurse i ne štete okolišu. Oni su alternative fosilnim gorivima, nuklearnoj energiji i hidroelektranama velikih razmjera, a sve su to iscrpljivi izvori energije koji imaju različite stupnjeve štetnih učinaka na okoliš. Ipak, ne postoje alternativni izvori energije koji su komercijalno isplativi kao nafta, koja je uz ugljen glavna vrsta fosilnih goriva.
Kada razmatraju alternative fosilnim gorivima, većina ljudi misli na solarnu energiju, što je bilo koji od nekoliko različitih postupaka koji se koriste za iskorištavanje energije koja dolazi od sunca. Primarna metoda koja se koristi za pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju je korištenje fotonaponskih ćelija, koje su raspoređene na solarnim panelima na način da se apsorbira maksimalna količina sunčeve svjetlosti i pretvara u električnu energiju. Trenutno je najveći problem sa solarnom energijom cijena, budući da solarne ćelije i paneli mogu biti vrlo skupi.
Drugi alternativni izvor energije je energija vjetra, koja koristi velike turbine za pretvaranje vjetra u električnu energiju. Mnoge od ovih turbina mogu se postaviti tamo gdje je vjetra u izobilju, a vjetroelektrane se mogu spojiti na električnu mrežu kojoj daju električnu energiju. Vjetrenjača se također može koristiti za iskorištavanje energije vjetra, ali umjesto pretvaranja vjetra u električnu energiju, ona pretvara vjetar izravno u mehaničko kretanje za obavljanje posla.
Neki alternativni izvori energije dobivaju energiju iz zemaljskih izvora, kao što su geotermalna energija, energija plime i oseke i biomasa. Geotermalna energija se dobiva iz izvora topline u zemlji, kao što su prirodni gejziri, i pretvara tu toplinu u električnu energiju. Iskorištavanje energije iz valova u oceanu i drugim vodenim tijelima na planeti poznato je kao snaga plime i oseke. Energija biomase dobiva se iz organskog materijala koji dolazi iz biljaka i životinja, a poznatija je kao obnovljivi izvor energije jer stvara nusproizvod otpada. Svi ovi alternativni izvori energije moraju se detaljno istražiti ako će neki od njih ikada zamijeniti fosilna goriva kao primarni izvor energije u cijelom svijetu.