Πρωτογενής ενέργεια είναι κάθε ενέργεια που υπάρχει φυσικά και δεν έχει τροποποιηθεί σε άλλη μορφή από τον άνθρωπο. Παραδείγματα πόρων πρωτογενούς ενέργειας περιλαμβάνουν τόσο ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η αιολική και ηλιακή ενέργεια, όσο και οι μη ανανεώσιμοι πόροι, όπως τα ορυκτά καύσιμα. Όταν οι πρωτογενείς πόροι ενέργειας υποβάλλονται σε επεξεργασία σε ένα εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής ή άλλη εγκατάσταση, μετατρέπονται σε «φορείς» ή δευτερογενείς πηγές ενέργειας. Αυτά περιλαμβάνουν καύσιμα και ηλεκτρική ενέργεια. Η πρωτογενής ενέργεια είναι ένα σχετικό θέμα για στατιστική ανάλυση της χρήσης ενέργειας επειδή καθορίζει την παροχή ενέργειας που είναι διαθέσιμη για τις ανθρώπινες δραστηριότητες.
Από το 2011, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες πηγές πρωτογενούς ενέργειας παγκοσμίως ήταν τα ορυκτά καύσιμα όπως το πετρέλαιο, ο άνθρακας και το φυσικό αέριο. Τα ορυκτά καύσιμα παράγουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας ανάλογη με το μοναδιαίο βάρος τους, καθιστώντας τα σήμερα την πιο αποδοτική επιλογή για την παραγωγή ενέργειας. Τα προβλήματα με τα ορυκτά καύσιμα περιλαμβάνουν τις περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις — η καύση αυτών των υλικών απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, το οποίο δεν μπορεί να απορροφηθεί εύκολα — και το γεγονός ότι είναι μη ανανεώσιμα. Ουσίες όπως ο άνθρακας και το πετρέλαιο παράγονται για εκατομμύρια χρόνια από την αποσύνθεση βιολογικών οργανισμών. Η ανθρώπινη κοινωνία χρησιμοποιεί τα ορυκτά καύσιμα με πολύ μεγαλύτερο ρυθμό από ό,τι μπορούν να ανανεωθούν, καθιστώντας τις ενδεχόμενες ελλείψεις αναπόφευκτες.
Οι εναλλακτικές πηγές ενέργειας έχουν διερευνηθεί ολοένα και περισσότερο ως επιλογές καθώς η προσφορά ορυκτών καυσίμων μειώνεται. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες παράγουν ενέργεια από το ουράνιο, έναν πρωτογενή ενεργειακό πόρο που βρίσκεται φυσικά στη γη. Αν και οι πυρηνικοί σταθμοί μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας από μικρές ποσότητες ουρανίου, η πυρηνική ενέργεια εξακολουθεί να αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας λόγω περιβαλλοντικών κινδύνων και κινδύνων για την ασφάλεια καθώς και πολιτικών παραγόντων. Το ουράνιο αποτελεί επίσης τεχνικά έναν μη ανανεώσιμο πόρο, καθώς δεν αναπληρώνεται στη γη με αρκετά υψηλό ρυθμό ώστε να εξουδετερωθεί η ανθρώπινη χρήση.
Η ηλιακή, η αιολική και η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι παραδείγματα τεχνολογιών που βασίζονται σε ανανεώσιμες πηγές πρωτογενούς ενέργειας – πηγές ενέργειας που αναπληρώνονται συνεχώς με φυσικές διεργασίες. Η βιομάζα είναι ένα άλλο παράδειγμα. Η ενέργεια από τον ήλιο δεσμεύεται στα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης, της βιοχημικής διαδικασίας με την οποία τα φυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ενέργεια. Όταν καίγονται, τα φυτά απελευθερώνουν αυτή την ενέργεια. Τα βιοκαύσιμα, στερεά ή υγρά καύσιμα που εξευγενίζονται από φυτά, είναι δευτερογενή ενεργειακά προϊόντα που κάνουν χρήση αυτής της αρχής.
Καθώς οι πηγές πρωτογενούς ενέργειας, όπως τα ορυκτά καύσιμα, γίνονται πιο δύσκολο να συλλεχθούν λόγω της μείωσης της προσφοράς, εμφανίζεται ένας λόγος που είναι γνωστός ως ενεργειακή απόδοση επένδυσης (EROI). Το EROI είναι ο λόγος της ποσότητας ενέργειας που λαμβάνεται από μια πρωτογενή πηγή ενέργειας προς την ποσότητα ενέργειας που δαπανάται για την απόκτησή της. Εάν απαιτείται περισσότερη ενέργεια για την απόκτηση ενός πόρου από ό,τι μπορεί να κερδηθεί από αυτόν, τότε δεν είναι πλέον οικονομικά βιώσιμο να επιδιώξουμε αυτόν τον πόρο, καθώς η ενέργεια θα χαθεί στη διαδικασία. Αν και το EROI έχει επικριθεί για την υπεραπλούστευση της πολύπλοκης διαδικασίας συλλογής ενέργειας, παραμένει ένας παράγοντας για τις βιομηχανίες και τις κυβερνήσεις στον καθορισμό του τρόπου εξοικονόμησης ενέργειας και των επενδύσεων σε διάφορες πηγές πρωτογενούς ενέργειας.