Potencialna energija je shranjena energija položaja. Lahko ga razumemo kot energijo, ki jo “shrani” kateri koli fizični sistem. Imenuje se potencial, ker v svoji trenutni obliki ne opravlja nobenega dela in ne povzroča nobenih sprememb v svoji okolici. Vendar pa ima potencial, da se pretvori v različne oblike energije, kot je kinetična energija. Standardna enota za merjenje takšne energije je joul.
Ko je predmet premaknjen iz prvotnega položaja in ga energija vleče nazaj v ta položaj, potencialna energija ponavadi obstaja. Kroglica na koncu vzmeti ima na primer energijo, ki se bo pretvorila v kinetično energijo, ko se bo pustila vrniti v prvotni položaj. Teža, ki jo držimo nad tlemi, bo ob sprostitvi imela potencialno energijo, saj jo gravitacija vleče nazaj v prvotni položaj.
Eno glavnih načel te vrste energije je zakon ohranjanja energije, ki pravi, da energije ni mogoče ustvariti ali uničiti. Energija, porabljena za dvigovanje predmeta ali stiskanje vzmeti, ne izgine preprosto, ampak je »shranjena« kot potencialna energija. Nato se s pomočjo obnovitvene sile sprosti kot kinetična energija. Vhodna energija je enaka izhodni energiji; ni pridobivanja ali izgube celotne energije.
Obstaja veliko različnih vrst potencialne energije. Potencialna elastična energija obstaja, ko se elastični predmet, kot je lok ali gumijasti trak, raztegne ali kako drugače deformira pod napetostjo. Potencialna kemična energija je povezana s kemičnimi vezmi v molekuli. Pri kemičnih reakcijah se kemična potencialna energija pretvori v druge oblike energije, ko se vezi pretrgajo in reformirajo. Potencialna električna energija ima tri primarne oblike: elektrostatična, elektrodinamična in jedrska.
Potencialna elektrostatična energija obstaja, ko nabiti delec miruje. Ima potencialno energijo zaradi svojega položaja glede na druge nabiti delce. Potencialna elektrodinamična energija obstaja zaradi premikajočih se nabitih delcev. Ti delci lahko tvorijo elektromagnetno polje, ki lahko premika druge predmete. Potencialna jedrska energija obstaja zaradi razmerij med subatomskimi delci, kot so protoni, elektroni in nevtroni, v jedru atomov.