Potencijalna energija je pohranjena energija položaja. Može se smatrati energijom koju “pohranjuje” bilo koji fizički sustav. Naziva se potencijalnim jer, u svom sadašnjem obliku, ne obavlja nikakav posao niti uzrokuje bilo kakvu promjenu u svojoj okolini. Međutim, ima potencijal da se pretvori u različite oblike energije, kao što je kinetička energija. Standardna jedinica za mjerenje takve energije je džul.
Kada je objekt pomaknut iz svog izvornog položaja i postoji energija koja ga vuče natrag u taj položaj, potencijalna energija teži postojanju. Lopta na kraju opruge, na primjer, ima energiju koja će se pretvoriti u kinetičku energiju kada joj se dopusti da se vrati u prvobitni položaj. Uteg koji se drži iznad tla imat će potencijalnu energiju, kada ga se oslobodi, jer ga gravitacija povlači natrag u prvobitni položaj.
Jedan od glavnih principa ove vrste energije je zakon održanja energije, koji kaže da se energija ne može niti stvoriti niti uništiti. Energija utrošena na podizanje predmeta ili stiskanje opruge ne nestaje jednostavno, ona se “pohranjuje” kao potencijalna energija. Tada se oslobađa kao kinetička energija obnavljajućom silom. Uložena energija jednaka je izlaznoj energiji; nema dobitka ili gubitka ukupne energije.
Postoji mnogo različitih vrsta potencijalne energije. Potencijalna elastična energija postoji kada se elastični objekt, kao što je luk ili gumica, rastegne ili na drugi način deformira pod naprezanjem. Potencijalna kemijska energija povezana je s kemijskim vezama u molekuli. U kemijskim reakcijama, kemijska potencijalna energija se pretvara u druge oblike energije dok se veze prekidaju i reformiraju. Potencijalna električna energija ima tri primarna oblika: elektrostatičku, elektrodinamičku i nuklearnu.
Potencijalna elektrostatička energija postoji kada nabijena čestica miruje. Ima potencijalnu energiju zbog svog položaja u odnosu na druge nabijene čestice. Potencijalna elektrodinamička energija postoji zbog pokretnih nabijenih čestica. Te čestice mogu formirati elektromagnetno polje koje ima potencijal pomicati druge objekte. Potencijalna nuklearna energija postoji zbog odnosa između subatomskih čestica, kao što su protoni, elektroni i neutroni, u jezgri atoma.