Od industrijske revolucije sredi 18. stoletja je človeška družba večinoma poganjala netrajnostne oblike energije. Izčrpavanje zalog fosilnih goriv v kombinaciji z dvigom razumevanja okoljske škode, ki jo povzročajo fosilna goriva, je privedlo do povečanega pritiska na trajnostne vire energije. Obstaja veliko različnih oblik trajnostne energije, čeprav večina ostaja v tehnološkem povoju in zahteva nadaljnji znanstveni napredek in naložbe, preden je v celoti sposobna obvladovati sodobno porabo energije.
Fosilna goriva, najpogosteje v obliki premoga, nafte in zemeljskega plina, se uporabljajo v skoraj vseh vrstah naprav, ki potrebujejo energijo za delovanje. Ta goriva izvirajo iz naravnega razpada organskih fosilov v milijonih let. Čeprav so se fosilna goriva skozi celotno zgodovino človeštva uporabljala za različne namene, se je njihov izjemni pomen pojavil šele po industrijski revoluciji in razvoju transporta na motorni pogon. Odkar so avtomobili, reaktivna letala in sistemi za ogrevanje na pogon postali vidni, se je človeška uporaba fosilnih goriv izjemno povečala, kar je povzročilo uničujočo prekomerno porabo razpoložljivih virov. Zaradi tega večina strokovnjakov meni, da bo fosilnih goriv na Zemlji v naslednjih nekaj stoletjih zmanjkalo, zaradi česar iskanje trajnostnih goriv ni le altruistično, temveč nujno za preživetje človeške tehnologije.
Trajnostni vir energije je tisti, ki bodisi ne izčrpa prvotnega vira ali pa uporablja vire, ki jih je mogoče enostavno in učinkovito napolniti. Uporaba sončne energije se na primer šteje za trajnostno, saj absorpcija in uporaba toplote ali svetlobe sonca ne zmanjša moči ali velikosti sonca. Etanol, proizveden iz določenih pridelkov, se včasih šteje tudi za trajnostno energijo, saj je pridelke mogoče enostavno presaditi in napolniti.
Hidroelektrična energija je trajnostna energija, ki se uporablja za gorivo generatorjev. Ta široko uporabljen obnovljiv vir energije deluje z uporabo gravitacijske sile vode. Padajoča voda ali dohodni plimski tokovi se vodijo skozi stroje, zaradi česar se notranje turbine vrtijo in proizvajajo energijo. V večini primerov se voda potiska naprej in nazaj med rezervoarji na različnih nadmorskih višinah ali pa se po pretoku skozi turbine spusti nazaj v ocean. Vetrna in geotermalna energija delujeta na skoraj enak način, pri čemer za pogon turbin in posledično generatorjev uporabljata obnovljive naravne sile.
Sončna energija deluje z absorpcijo svetlobe in toplote sonca. Toplotna sončna energija lahko absorbira sončno toploto in jo prenese v vodo, zaradi česar je učinkovit trajnostni vir energije za grelnike vode in bazene. Fotovoltaična sončna energija absorbira sončno svetlobo v sončne kolektorje, kjer se absorbirani elektroni odbijajo od silicijevih sončnih celic in ustvarijo električni tok, ki se nato lahko uporabi za napajanje.
Etanol, biodizel in bioplin so nekoliko bolj kontroverzni viri trajnostne energije. Te tehnologije uporabljajo predelane proizvode iz rastlin in organizmov za ustvarjanje nadomestnih goriv. Na žalost v primeru etanola predelava in sežiganje povzročita visoke ravni emisij toplogrednih plinov. Biogoriva, kot je biodizel iz alg, so morda bolj zelena alternativa, vendar ostajajo večinoma v poskusni ali manjši uporabi. Kljub temu mnogi strokovnjaki menijo, da bodo vse tri tehnologije imele veliko vlogo pri širitvi trga trajnostne energije.