אנרגיה פוטנציאלית, אנרגיה מאוחסנת התלויה במיקום היחסי של חלקים שונים במערכת. למעיין אנרגיה פוטנציאלית יותר כאשר הוא דחוס או נמתח. לכדור פלדה יש יותר אנרגיה פוטנציאלית המורמת מעל האדמה מאשר לאחר שנפל לכדור הארץ. בתנוחה שהועלתה הוא מסוגל לעשות יותר עבודה. אנרגיה פוטנציאלית היא תכונה של מערכת ולא של גוף או חלקיק אינדיבידואלי; למערכת המורכבת מכדור הארץ והכדור המורם, למשל, יש יותר אנרגיה פוטנציאלית ככל שהשניים מופרדים יותר.
אנרגיה פוטנציאלית מתעוררת במערכות עם חלקים המפעילים כוחות אחד על השני בסדר גודל התלוי בתצורה, או במיקום היחסי, של החלקים. במקרה של מערכת כדור-האדמה, כוח הכובד בין השניים תלוי רק במרחק המפריד ביניהם. העבודה שנעשית בהפרדתם רחוק יותר, או בהעלאת הכדור, מעבירה אנרגיה נוספת למערכת, שם היא מאוחסנת כאנרגיה פוטנציאלית לכבידה.
אנרגיה פוטנציאלית כוללת גם צורות אחרות. האנרגיה המאוחסנת בין הצלחות של קבל טעון היא אנרגיה פוטנציאלית חשמלית. מה שמכונה בדרך כלל אנרגיה כימית, יכולתו של חומר לבצע עבודה או להתפתח חום באמצעות שינוי הרכב, עשוי להיחשב כאנרגיה פוטנציאלית הנובעת מהכוחות ההדדיים בין המולקולות והאטומים שלו. אנרגיה גרעינית היא גם סוג של אנרגיה פוטנציאלית.
האנרגיה הפוטנציאלית של מערכת חלקיקים תלויה רק בתצורות הראשוניות והסופיות שלהם; זה לא תלוי בדרך שהחלקיקים עוברים. במקרה של כדור הפלדה וכדור הארץ, אם המיקום הראשוני של הכדור הוא מפלס הקרקע והמיקום הסופי הוא מטר וחצי מעל פני האדמה, האנרגיה הפוטנציאלית זהה, לא משנה איך או באיזה מסלול הועלה הכדור. הערך של אנרגיה פוטנציאלית הוא שרירותי ויחסית לבחירת נקודת ההתייחסות. במקרה שצוין לעיל, למערכת תהיה אנרגיה פוטנציאלית כפולה פי שניים אם המיקום ההתחלתי היה קרקעית חור בעומק של מטר וחצי.
אנרגיה פוטנציאלית כבידתית בקרבת פני כדור הארץ עשויה להיות מחושבת על ידי הכפלת משקלו של אובייקט על ידי המרחק שלו מעל נקודת ההתייחסות. במערכות כבולות, כמו אטומים, בהן האלקטרונים מוחזקים על ידי הכוח החשמלי של משיכה לגרעינים, ההתייחסות האפסית לאנרגיה פוטנציאלית היא מרחק מהגרעין כה גדול עד כי הכוח החשמלי אינו ניתן לגילוי. במקרה זה, לאלקטרונים כבולים יש אנרגיה פוטנציאלית שלילית, ולאלה הרחוקים מאוד יש אפס אנרגיה פוטנציאלית.
אנרגיה פוטנציאלית עשויה להמיר לאנרגיה של תנועה, הנקראת אנרגיה קינטית, ובתורם לצורות אחרות כמו אנרגיה חשמלית. לפיכך, מים מאחורי סכר זורמים לרמות נמוכות יותר דרך טורבינות המפנות גנרטורים חשמליים, מייצרים אנרגיה חשמלית בתוספת אנרגיית חום בלתי שמישה הנובעת מסערבול וחיכוך.
מבחינה היסטורית אנרגיה פוטנציאלית נכללה באנרגיה קינטית כסוג של אנרגיה מכנית כך שניתן לחשב את סך האנרגיה במערכות הכבידה כקבועה.
