Η δυνητική χημική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα υλικό που μπορεί να απελευθερωθεί μέσω μιας χημικής αντίδρασης. Αυτή η ενέργεια μπορεί να προέλθει από το συνδυασμό ατόμων ή μορίων ή από τη διάσπαση των μορίων. Απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας, φωτός ή και τα δύο. Συνήθως κάποιος τύπος σκανδάλης είναι απαραίτητος για την απελευθέρωση δυνητικής ενέργειας, αλλά αυτή η σκανδάλη μπορεί να είναι τόσο απλή όσο η απλή ανάμειξη δύο υλικών μαζί, όπως η προσθήκη του εξαιρετικά αντιδραστικού μετάλλου, του καλίου, με νερό, με αποτέλεσμα μια πολύ ισχυρή αντίδραση που απελευθερώνει πολλά της θερμότητας.
Ο σχηματισμός και το σπάσιμο των δεσμών μεταξύ των ατόμων είναι η πηγή όλης της πιθανής χημικής ενέργειας. Ανάλογα με την ισχύ τέτοιων δεσμών, η ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας θα ποικίλλει. Οι πολύ ισχυροί δεσμοί αποθηκεύουν μια μικρή ποσότητα ενέργειας και οι αδύναμοι δεσμοί αποθηκεύουν μεγαλύτερες ποσότητες. Οι ισχυροί δεσμοί είναι πολύ σταθεροί και απαιτούν πρόσθετη ενέργεια για να σπάσουν, που σημαίνει ότι απελευθερώνεται λιγότερη ενέργεια όταν σπάσει. Το αντίθετο ισχύει για τους ασθενείς δεσμούς, επομένως απαιτούν λίγη προστιθέμενη ενέργεια ως έναυσμα για να σπάσουν και να απελευθερώσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας.
Αυτή η αρχή της δυνητικής χημικής ενέργειας είναι η βάση για τη χρήση πολλών από τις πηγές ενέργειας του κόσμου. Τα καύσιμα υδρογονανθράκων, γνωστά και ως ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και τα εξευγενισμένα παράγωγά του, περιέχουν πολύ μεγάλες ποσότητες δυνητικής χημικής ενέργειας. Όταν καίγονται, τα μόρια αυτών των ουσιών συνδυάζονται με οξυγόνο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση ορισμένων από τους μοριακούς δεσμούς μεταξύ ορισμένων ατόμων στα μόρια και το σχηματισμό άλλων καθώς τα άτομα οξυγόνου ενσωματώνονται στη μοριακή δομή, μια διαδικασία γνωστή ως οξείδωση. Το αποτέλεσμα είναι η απελευθέρωση δυνητικής χημικής ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός, αλλά ιδιαίτερα θερμότητας, η οποία αξιοποιείται και χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία μηχανών και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η αποθηκευμένη ενέργεια εκφράζεται σε τυπικές διεθνείς μονάδες (SI) megajoules ανά χιλιόγραμμο (Mj/kg) και η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται σε μια ουσία σε σχέση με μια δεδομένη μάζα ονομάζεται ενεργειακή πυκνότητα. Αυτό επιτρέπει τη σύγκριση της ποσότητας δυνητικής χημικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε μια ουσία με μια άλλη κατά μάζα. Αυτός ο τύπος ενέργειας μπορεί να απελευθερωθεί με διαφορετικούς τρόπους. Για τα ορυκτά καύσιμα, συνήθως απελευθερώνεται με καύση. Για ουσίες όπως τα τρόφιμα, απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια των μεταβολικών διεργασιών του σώματος, οι οποίες είναι χημικά ταυτόσημες με την καύση, αλλά εκτελούνται με πολύ πιο αργό και ελεγχόμενο ρυθμό.
Εκρηκτικά όπως ο δυναμίτης και η νιτρογλυκερίνη απελευθερώνουν τη δυνητική χημική τους ενέργεια πολύ γρήγορα, γεγονός που τους δίνει τις εκρηκτικές τους ιδιότητες. Τα περισσότερα εκρηκτικά έχουν σχετικά χαμηλή ποσότητα δυνητικής χημικής ενέργειας κατά μάζα, ακόμη και σε σύγκριση με πράγματα όπως η ζάχαρη, αλλά οι χημικές τους ιδιότητες επιτρέπουν αυτή την ενέργεια να απελευθερώνεται σχεδόν ακαριαία. Για παράδειγμα, η νιτρογλυκερίνη περιέχει 6.5 Mj/kg και το ακατέργαστο ζαχαροκάλαμο περιέχει 19 Mj/kg.