Primarna energija je vsaka energija, ki obstaja naravno in je ljudje niso spremenili v drugo obliko. Primeri primarnih energetskih virov vključujejo obnovljive vire, kot sta vetrna in sončna energija, in neobnovljive vire, kot so fosilna goriva. Ko se primarni energetski viri predelajo v elektrarni ali drugem objektu, se pretvorijo v “nosilce” ali sekundarne vire energije. Ti vključujejo gorivo in električno energijo. Primarna energija je pomembna tema za statistično analizo porabe energije, saj določa oskrbo z energijo, ki je na voljo za človekove dejavnosti.
Od leta 2011 so bili najbolj razširjeni primarni viri energije po vsem svetu fosilna goriva, kot so nafta, premog in zemeljski plin. Fosilna goriva proizvajajo veliko količino energije, sorazmerno z njihovo enoto teže, zaradi česar so trenutno najučinkovitejša izbira za proizvodnjo energije. Težave s fosilnimi gorivi vključujejo njihov vpliv na okolje – sežiganje teh materialov sprošča v ozračje veliko količino ogljikovega dioksida, ki ga ni mogoče zlahka absorbirati – in dejstvo, da niso obnovljivi. Snovi, kot sta premog in nafta, nastajajo v milijonih let z razgradnjo bioloških organizmov. Človeška družba črpa fosilna goriva veliko hitreje, kot jih je mogoče obnoviti, zaradi česar je morebitno pomanjkanje neizogibno.
Alternativni viri energije so bili vedno bolj raziskani kot možnosti, saj se oskrba s fosilnimi gorivi zmanjšuje. Jedrski reaktorji proizvajajo energijo iz urana, primarnega vira energije, ki ga naravno najdemo v zemlji. Čeprav lahko jedrske elektrarne proizvedejo velike količine energije iz majhnih količin urana, jedrska energija zaradi okoljskih in varnostnih nevarnosti ter političnih dejavnikov še vedno predstavlja le majhen odstotek svetovne proizvodnje energije. Uran tudi tehnično predstavlja neobnovljiv vir, saj se v zemlji ne polni dovolj hitro, da bi preprečil človeško uporabo.
Sončna, vetrna in hidroelektrična energija so primeri tehnologij, ki črpajo iz obnovljivih primarnih virov energije – virov energije, ki se nenehno dopolnjujejo z naravnimi procesi. Biomasa je še en primer. Energija sonca se v rastlinah izloči s fotosintezo, biokemičnim procesom, s katerim rastline pretvarjajo sončno svetlobo v energijo. Pri zgorevanju rastline to energijo sprostijo. Biogoriva, trdna ali tekoča goriva, rafinirana iz rastlin, so sekundarni energenti, ki uporabljajo to načelo.
Ker je primarne vire energije, kot so fosilna goriva, težje pridobivati zaradi vse manjše ponudbe, pride v poštev razmerje, znano kot donosnost naložbe (EROI). EROI je razmerje med količino energije, pridobljene iz primarnega vira energije, in količino energije, porabljene za pridobivanje. Če je za pridobitev vira potrebno več energije, kot jo je mogoče pridobiti iz njega, potem ni več ekonomsko izvedljivo iskanje vira, saj se bo energija v procesu izgubila. Čeprav je bil EROI kritiziran zaradi prevelike poenostavitve zapletenega procesa pridobivanja energije, ostaja dejavnik za industrije in vlade pri določanju, kako varčevati porabo energije in vlagati v različne primarne vire energije.